甘肃省天水市发现世界上最古老的混凝土（图）

在F405、F901等房屋遗址的居住面中，大量使用了保温和防寒性能非常好的烧料礓石人造轻骨料，并以烧料礓石粉掺和适量的红粘土为胶凝材料，做出了可与现代混凝土相媲美的古代混凝土。

　　要说明它是古代混凝土，首先得搞清混凝土的概念：

　　混凝土主要是由颗粒状的骨料和胶凝材料两部分组成的。骨料可分为重骨料和轻骨料，如沙石和碎石子就是最常用的重骨料。轻骨料又可分为天然轻骨料和人造轻骨料。人造轻骨料是近代发展起来的一种新型建筑材料，具有孔隙率大，容量小，保温性和防潮性好的特点，特别是在现代高层建筑中十分注重使用人造轻骨料，以增强隔音和保温性能。人造轻骨料近年来发展很快，在我国，研制人造轻骨料的历史只不过20多年，目前，人造轻骨料有10多种。混凝土中的胶凝材料一般可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料。现代建筑中，大量使用的是无机胶凝材料。无机胶凝材料又可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两大类。水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中硬化，这类材料通常又叫做水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等。因此，石灰和水泥是两种具有不同性能的无机胶凝材料，它们被广泛应用于现代建筑中。科学家通过对大地湾F405、F901地面的测定和分析，认为它主要是由人造轻骨料和胶凝材料组成的混凝土。通过进一步的研究分析，发现地面中的人造轻骨料是小块料礓石直接烧制而成的。从化学分析看，人造轻骨料和料礓石的化学成份基本相同，但物理力学性能却大不一样。人造轻骨料外形很象各种不同规格的天然碎石，粒度一般为0.15-1厘米，外表有一层致密而光滑的深灰色釉面，表面碳化很好。因此，当初被考古学家们误认为是天然碎石。但拿到手中，感觉却轻得多，用手很容易掰开，断面有明显的空洞、孔隙和环状纹理，这是料礓石在煅烧过程中排出二氧化碳而形成的。料礓石是黄土层中的沉积碳酸钙，外形很像食用的生姜，因此俗称“料礓石”或“料姜石”，其中含有约30%的粘土，可以说是一种天然的水泥配料，因此料礓石煅烧后，明显具有水泥的水硬性特征。综上所述，大地湾的古代水泥制造工艺是：先将料礓石煅烧，然后粉碎(在F901房址中发掘出一个粉碎材料用的大石臼窝。)，按照粗细分成了人造轻骨料和胶凝材料。在胶凝材料中又掺和约10-20%的红粘土。F405和F901的地面就是以煅烧过的料礓石粉面和红粘土的混合材料做成胶凝材料，以煅烧过的料礓石为人造轻骨料做成的一种轻型混凝土。从碳14测定可知，这种混凝土中含有大量的碳酸钙，又从碳14测定可知，这些材料是烧制料礓石做成的。因为料礓石的主要成份是碳酸钙，经烧制后生成生石灰——氧化钙，化学方程式是： CaCO_{3激烈反应]}CaO + CO₂ [900⁰C氧化钙(生石灰)加水后变成熟石灰——氢氧化钙： CaO + H₂O Ca(OH)₂ + Q [放热]氢氧化钙抹在地面上后，吸收空气中的二氧化碳，碳化后又生成碳酸钙： Ca(OH)₂ + CO₂ CaCO₃ + H₂O由此可以看出：大地湾混凝土是以大地湾出产的最常见的料礓石经煅烧后粉碎加适量的红粘土制成胶凝材料和轻骨料再加水调制而成的。大地湾人在5千年前，能制成这种高超的建筑材料并不意外。考古学家认为这种建筑材料的产生和使用，显然是和新石器时代高度发达的烧陶技术密不可分，而且两者是并列发展起来的。在大地湾出土的陶盆中,有的陶质非常坚硬，一些破碎的陶盆复原成型后，周围缝隙非常准确。可见，大地湾晚期的烧陶技术已相当发达。他们在窑中用木炭烧制石灰或料礓石，温度最高可达八、九百度。在考古挖掘中，发现和各种窑址共计35个。大地湾水泥就是在人们烧制陶器的过程中掌握和使用的。(上图是編號為“F901”的宮殿建築主室，面積達130平方米，全部為料礓石和砂石混凝而成類似現代水泥的地面。它與古羅馬人用火山灰製成的水泥同屬世界上最古老的混凝土。这是其中擦出的一块“水泥”地面，距今约5000年。) 5000年前的中国"混凝土"产生有新说

　　借助考古学资料和当地仍然沿用的土法生产混凝土技术，我国学者最近对中外考古学家困惑已久的谜团5000年前大地湾人是如何发明、制作和使用“混凝土”，提出了新的见解。

　　长期从事甘肃史地研究的天水学者安志宏说，所谓的大地湾“混凝土”地面，其实就是古人打磨石器过程中产生的碎石粉末与水、沙混合后的凝结物。

　　被学术界评定为20世纪中国百项考古大发现之一的大地湾遗址，位于甘肃省天水市秦安县境内。1978年，考古人员发现了一片面积达130平方米的坚硬平滑地面。专家鉴定，这片灰青色的地面不但含有与现代混凝土相同的“硅酸钙”成分，而且平均每平方厘米抗压强度在120公斤左右，相当于今天100号水泥砂浆地面。

　　“5000年前的大地湾人就已经能够制作和使用‘混凝土！”这一发现让全世界震惊，并为大地湾创造了一项世界奇迹。带着疑问和困惑，考古学家和建筑专家们开始寻找答案，可20多年来，人们始终没有弄明白，大地湾人是如何发明“混凝土”的，它的原料又是什么？

　　“大地湾‘混凝土’的发明其实来源于古人打磨石器中的经验总结。”安志宏说，大地湾出土器物以磨制石器居多，大地湾人在打磨石器时，不断有碎石和粉末产生，为了防止磨擦发热和钻孔时打滑，他们不断地往石器上加水和沙子，无意间，石粉、沙子和水自然混合产生了凝结原始“混凝土”可能就这样被偶然发明了。安志宏说，聪明的大地湾人很快掌握了这一原始“混凝土”制作技术，并开始在建筑中利用，人们在大地湾发现的灰青色坚硬光滑地面，就是这一技术的结晶。由于原料丰富，制作原理简单，这一“混凝土”制作技术还被后人继承了下来，并流传至今。