第二十一章 水泥原理

(本章介绍了新式下水道,以及水泥把砂石固化成石材的原理,开卷有益⊙▽⊙)

一边聊着,向道一边往工地上走,他想看看实际情况跟自己规划的是不是一样。

围墙当然没什么好看的,就是个砖块的堆叠体罢了。

他先看的是下水道。

不是有那句话嘛,下水道是一座城市的良心。

虽说向道没有离谱到在里边放油纸包,但良心总是多多益善的。

他的设想中,这个工坊其实就是堡垒,里面要能满足工人吃喝拉撒的所有需求。

这么多人,要保持好卫生,那么下水道的雨污分流就是必须的,雨水可以任其自流到外面,但粪尿水则万万不可。

所以他特意在工坊外五十米处修了几个化粪池,以后沤出来的粪肥还能卖掉。

向道找到一条下水道,扒开看了看,横截面是一个“口”字,通道壁是青砖,连接缝处都抹了石灰跟黏土。

目测了下水道的宽度,不到三十厘米。

下水道各部分宽度并不均匀,每隔十几米就有一个最窄节点,只有二十厘米宽,过了节点又会扩张到三十厘米宽,接着又收缩,就像:

》《

》《

根据流体力学理论:流体在管中运动时截面小处流速大、截面大处流速小。

所以,这种设计能有效提高水流冲刷速度,避免排泄物粘底。

在水利中的运用是束水冲沙,在火箭发动机上的应用就是收敛-扩张形喷管。

嗯,向道大概是第一个在下水道设计上采用火箭发动机技术的人了。

看完下水道,他又顺道看了厕所。

便池还是蹲便,砖砌的,但连接下水道的部分用了定制的陶质u形管,保存蓄水层来隔绝下水道的浊气。

向道有自信,这应当是整个大清最先进的排污系统了!

“现在进展最慢的是哪部分?”向道问道。

曹掌柜往西北角指了指,“最慢的还是房子。盖茅草屋你不愿意,还得修砖瓦房,那就不是两三个月能完工的,还特别耗钱。估计完工得等到明年了,我打算先修些窝棚让他们凑合着。”

“窝棚?”

向道摇摇头,“盖房子为啥慢?慢在哪?”

“那可多了,墙好说,最慢的是盖屋顶,……哎呀我不懂这个,反正你看那么多梁柱椽子,最后还得贴瓦片,这些活儿得老师傅才能做,哪里快的起来啊。”

“……”

向道沉默了片刻,道:“那就不用梁柱椽子了。”

“啊?”

都十九世纪了,谁还用木头啊,当然用水泥啦!

柱子直接用混凝土浇筑,梁跟椽子用预制水泥板代替,最后再抹一层水泥,这多方便,还快!

水泥……怎么造的来着?

完蛋!

向道不知道配方。

不过,没关系!

这玩意儿依然没离开材料化学范畴,无机化学跟物理化学嘛!

还是那句话,基础原理决定一切。不知道技术细节,那就暴力破解。

首先,得搞清楚水泥的作用原理。恰好,向道本科时老师讲胶凝材料时,就是拿水泥举的例子。

本质上,水泥就是一种胶凝材料。(定义:能将散状材料,比如砂石,或纤维材料胶结在一起,经物理、化学作用,由浆体硬化成*人造石材的材料。)

其中起作用的成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等矿物质。

当水泥与水混合时,这些矿物质与水反应,形成水化产物。

其内部变化过程如下:

1形成凝胶:水化反应初期,会形成胶状物质,这些物质填充水泥颗粒之间的空隙,形成凝胶。

2凝结:随着水化反应进行,凝胶逐渐失去流动性,开始凝结成固体。

3硬化:凝结后,水泥继续与水反应,形成更多的水化产物,这些产物进一步填充空隙,使水泥结构变得更加密实和坚固。

4强度发展:随着时间的推移,水泥的水化产物会逐渐结晶,形成更强大的化学键,从而提高水泥的强度。(过程可能持续很久。)

知道了原理,那么就可以选择原料了。

水泥中的几种酸盐,最便宜的当然是硅酸盐,比如硅酸钙,硅酸钠等等。

而这两样里最便宜的是硅酸钙。

那就选它。

怎么生成这玩意?

思路如下:

caco?→(高温)cao+co?

cao + sio?→(高温) casio?

(温度够高还会生成硅酸二钙跟硅酸三钙。)

好吧,原料又是石灰石跟沙子。

其实,如果不寻求纯净硅酸盐,在玻璃、陶瓷跟砖块,以及炼铁后的矿渣,煤灰,里边也有各种硅酸盐,铝酸盐,铁酸盐等等,理论上同样可以作为水泥原料。

“老曹,乔家烧砖的窑在哪?”向道看向曹掌柜。

“窑?……就那边啊。”曹掌柜往西指了指。“你问这干嘛?”

“烧东西!”

“烧……您这次又烧什么?”

“好宝贝!”

乔家有自己的砖窑,用作日常之需,只是产量有点低,有大工程时还得从外边买。

回到乔家大院,向道喊来了长顺,让他去采买东西。

“记住了吗?”

长顺连连点头:“记住了,记住了。石灰,沙子,碎砖块,煤灰,炼铁炉渣,各……各二十斤是吧?”

“嗯,记性不错,去吧!”向道扬了扬手。

“哎!”

等长顺走了,向道又把冯坦跟乔景泰叫到跟前,一脸神秘兮兮的说道:“借今天的机会,我教你们一门大学问。”

冯坦撇了撇嘴,显得兴致缺缺,他这些天跟着向道学的净是些没意思的东西,像什么阿拉伯数字,毫米,克,以及sin,cos……。这些概念他早就懂啦,不过是换个说法而已,没什么新意。

唯一让他高兴的,是乔家乱七八糟的书不少,他最喜欢看天工开物跟九章算术,花了两天才看完。

与他不同,一旁的乔景泰却目光炯炯,他比谁都清楚向道的能耐,不敬点说,他觉得自家老师讲的东西比孔夫子那些都有用多了。

“我去拿!”乔景泰撒腿跑进屋里,很快拿了笔墨纸砚出来。

向道接过毛笔,蘸了墨,抬手在宣纸上写下工整却毫无美感的两个字:

科学!

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