混凝土可以追溯到古老的年代，自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥后，用它配制成的混凝土具有工程所需要的強(qiáng)度和耐久性。如今鋼筋混凝土開始成為改變這個(gè)世界景觀的重要材料，那么關(guān)于混凝土的歷史您了解多少呢?
1.古羅馬的混凝土
建筑史上往往把最早使用混凝土的時(shí)間定為公元前2世紀(jì)，地點(diǎn)在意大利南部。這是一種被稱為Pozzuolana的火山灰，這種火山灰第一次是在那不勒斯灣的Pozzuoli找到，后被廣泛用作羅馬人的水泥。
(上圖為那不勒斯灣的Pozzuoli港)
(上圖為Pozzuoli的一座神廟遺址，可見混凝土墻體遺存)
公元前193年，古羅馬修建了一座叫Porticos Aemelia的大市場(chǎng)，Pozzuolana用于將石材固定在一起。這種石灰與水之間的化學(xué)反應(yīng)可以固化成為一種巖石狀物質(zhì)。羅馬人用這種東西修筑橋梁、碼頭、下水道排水管、輸水道和建筑物。
但羅馬水泥與今日的波特蘭水泥并不相同，最重要的是古羅馬水泥不具有流動(dòng)性，所以不能流入一個(gè)模子或某種成形結(jié)構(gòu)中。實(shí)際上，在所謂的第一批水泥和具有粘合作用的碎石之間，并沒有清晰的分界。羅馬的水泥是分層的，灰泥是用手工壓緊的，并圍在不同尺寸的石材周圍，除非級(jí)別很低的構(gòu)筑物，雙面均有黏土磚包墻。因此，雖然說火山灰材料的確可作結(jié)構(gòu)材料，但這種材料的適用范圍有限，而且適用范圍也只在羅馬和那不勒斯地區(qū)，在意大利北部和羅馬帝國(guó)的其他地區(qū)均未發(fā)現(xiàn)使用。
羅馬的大多數(shù)公共建筑(如萬(wàn)神廟、高級(jí)住宅等)都是使用磚飾外表面和混凝土結(jié)構(gòu)。建于2世紀(jì)的萬(wàn)神廟，其結(jié)構(gòu)之精巧和穹頂跨度之大，使此前及此后約1千年的建筑都黯然失色，自然是世界建筑史中的經(jīng)典作品。
(上圖為萬(wàn)神廟鳥瞰)
(上圖為萬(wàn)神廟內(nèi)景)
2.古老混凝土技藝的丟失和探索
隨著羅馬帝國(guó)的解體，古老混凝土的技藝便失傳了，當(dāng)然古羅馬混凝土的原料不易獲得，也是重要原因。不過，在現(xiàn)代混凝土出現(xiàn)以前，西方工程師和發(fā)明家曾經(jīng)歷過相當(dāng)長(zhǎng)的探索階段。大約又過了200年，才有了我們今天所熟悉的混凝土建筑的大批涌現(xiàn)，城市形態(tài)真正進(jìn)入“現(xiàn)代”景象。
(上圖為英國(guó)Lichfield大教堂南門上部的7個(gè)雕塑為Parker水泥塑造)
1678年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員Joseph Moxon描述了一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)石灰與水混在一起，會(huì)產(chǎn)生一種隱藏的“火”。1756年，英國(guó)工程師在研究某些石灰在水中硬化的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：要獲得水硬性石灰，必須采用含有黏土的石灰石來燒制;用于水下建筑的砌筑砂漿，最理想的成份是由水硬性石灰和火山灰配成。這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)為近代水泥的研制和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。1779年，一個(gè)叫Bry Higgins的發(fā)明家登記了一項(xiàng)專利，將他制作的水泥用于室外抹灰。1796年，英格蘭人James Parker用泥灰?guī)r燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時(shí)代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥或Parker水泥。因?yàn)樗怯商烊荒嗷規(guī)r作原料，不經(jīng)配料直接燒制而成的，故又名天然水泥;同時(shí)其具良好的水硬性和快凝特性，特別適用于與水接觸的工程。
1813年，法國(guó)工程師Louis Vicat發(fā)現(xiàn)石灰和黏土按3:1比例混合制成的水泥性能最好。1818年，Maurice St. Leger 注冊(cè)了水泥生產(chǎn)的專利;同年，美國(guó)建筑師Canvass White在紐約的麥迪遜找到了一種沉淀巖石，這種巖石不需要經(jīng)過復(fù)雜的處理便可制成水泥。
1820～1821年，John Tickell和Abraham Chambers注冊(cè)了更多的水泥專利。到了1822年，英格蘭的James Frost準(zhǔn)備像法國(guó)人Vicat那樣制造人工的水力石灰，并稱之為“不列顛水泥灰”。
1824年，一位叫Joseph Aspdin的英國(guó)石匠注冊(cè)了一種叫“波特蘭水泥”的技術(shù)專利，因?yàn)檫@種水泥硬化后很像英國(guó)波特蘭島上的一個(gè)采石場(chǎng)開采的天然石材。他用石灰石和黏土為原料，按一定比例配合后，在類似于燒石灰的立窯內(nèi)煅燒成熟料，再經(jīng)磨細(xì)制成水泥。這種水泥具有優(yōu)良的建筑性能，在水泥史上具有劃時(shí)代的意義。1825年，美國(guó)的伊利運(yùn)河是第一個(gè)對(duì)水泥有大量要求的工程。
1828年，Isambard KingdomBrunel據(jù)記載是第一個(gè)使用波特蘭水泥的工程師，他用這種水泥堵上了泰晤士地道的決口。1850年代，Joseph-Louis Lambot成為第一個(gè)在造船中使用加固混凝土材料的人。Lambot先生是法國(guó)南部一位有身份的農(nóng)場(chǎng)主，他用鐵棒和金屬絲網(wǎng)來加固他的小船，他也想把此方式用于建筑中。1856年，他在法國(guó)和比利時(shí)注冊(cè)了這項(xiàng)專利。
1854年，在英國(guó)紐卡斯?fàn)?，建筑師William Wilkinson建起了一座2層的仆人房舍。他用鐵棒和金屬繩索來強(qiáng)化混凝土地面和屋頂，然后，他還在英格蘭注冊(cè)了一個(gè)專利，隨后他又修建了幾個(gè)這種結(jié)構(gòu)的建筑，這被認(rèn)為是第一批鋼筋混凝土建筑。1859～1867年，波特蘭水泥被用于倫敦下水道系統(tǒng)工程中。1867年，法國(guó)花匠Joseph Monier申請(qǐng)了一項(xiàng)加強(qiáng)花盆強(qiáng)度的專利，后又添加了梁柱的加固專利。
1868年，有據(jù)可考的第一艘船運(yùn)波特蘭水泥到達(dá)美國(guó)。1850～1880年，第一個(gè)在建筑中廣泛使用波特蘭水泥的人是法國(guó)建筑師和營(yíng)造商Francois Coignet。他在英格蘭和法國(guó)建設(shè)了好幾幢混凝土建筑，還第一次在地板中加入了鐵桿，但后來改用彎曲的構(gòu)件。
1871年，David O. Saylor在美國(guó)建成了第一家波特蘭水泥生產(chǎn)廠;日本也開始建造水泥廠。1871～1875年，第一個(gè)建造成功具有里程碑意義的鋼筋混凝土建筑的人，是美國(guó)機(jī)械工程師William E. Ward。這幢建筑至今矗立在紐約州的切斯特港。這件事能被廣泛了解得益于Ward先生的勤奮，他親自指揮所有工作、研究和記錄所有文件。他之所以想造一幢混凝土的房子，是因?yàn)樗钠拮雍芘禄馂?zāi)。于是他在1870年聘請(qǐng)建筑師Robert Mook來做設(shè)計(jì)，就像Coignet的建筑一樣，這幢建筑也被建造成類似磚石結(jié)構(gòu)的外表，以獲得更多的社會(huì)認(rèn)可。Ward先生自己處理所有的技術(shù)和結(jié)構(gòu)事務(wù)，負(fù)責(zé)長(zhǎng)期荷載檢測(cè)和其他實(shí)驗(yàn)。1883年，他為美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)做了一場(chǎng)義務(wù)演說，題目叫《作為建筑材料并與金屬混合的混凝土》。
1877年，英國(guó)的Crampton發(fā)明了回轉(zhuǎn)爐;1885年，F(xiàn)rederickRansome將其進(jìn)一步改進(jìn)，并注冊(cè)了專利。19世紀(jì)晚期，三種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在歐美并行，德國(guó)和奧地利的是G.A.Wagss體系，美國(guó)的是Ernest L.Ransome體系，法國(guó)的是Francois Hennebique體系。1879年，德國(guó)營(yíng)造商A.Wayss，購(gòu)買了Monier體系的專利權(quán)，并進(jìn)一步發(fā)展了這一技術(shù)，率先在德國(guó)和奧地利建造了鋼筋混凝土的房屋，并將此系統(tǒng)提升為Wayss-Monier體系。
1870年代，Ernest L. Ransome在舊金山成立公司，主要制作混凝土塊，當(dāng)作人造石來使用。他第一次使用加固方法是在1877年。到1884年，他注冊(cè)了一項(xiàng)專利，在混凝土中加入螺旋的、方形截面的桿件，這種作法可以增強(qiáng)水泥和加固物之間的連接性能。當(dāng)時(shí)他最大的作品是斯坦福大學(xué)博物館，這是第一個(gè)暴露混凝土的建筑，他還在新澤西和賓西法西亞建了許多工業(yè)建筑。例如1903～1904年，在賓州格林斯堡建成的Kelly和Jones機(jī)械工廠。
也是在1870年代，法國(guó)人Francois Hennebique注冊(cè)了Hennebique系統(tǒng)專利，他的貢獻(xiàn)使鋼筋混凝土水泥爐得以推廣并被廣泛接受。在生產(chǎn)高峰期，Hennebique每年能獲得1500個(gè)合同。他的成就與鋼筋混凝土在歐洲的發(fā)展密不可分。1887年，法國(guó)人Henri Le Chatelier為確定生產(chǎn)波特蘭水泥的石灰量，制成了第一份氧化比率。1889年，中國(guó)河北唐山開平煤礦附近設(shè)立了用立窯生產(chǎn)的唐山“細(xì)綿土”廠；1906年在該廠的基礎(chǔ)上建立了啟新洋灰公司，年產(chǎn)水泥4萬(wàn)噸。
1891年，George Bartholomew在美國(guó)俄亥俄州的貝爾方丹建成了世界上第一條混凝土街道，這條街道至今存在。
1893年，日本人遠(yuǎn)藤秀行和內(nèi)海三貞二人發(fā)明了不怕海水的硅酸鹽水泥。盡管19世紀(jì)混凝土在歐洲被用來建造了許多建筑，但這種“新材料”都始終未獲得石頭和磚一樣的廣泛的社會(huì)認(rèn)可，其文化身份一直不高，因此許多混凝土結(jié)構(gòu)外部仍會(huì)以磚或石材包裹。
如果說是Hennebique使得鋼筋混凝土成為構(gòu)造材料，那么真正使得鋼筋混凝土被接受而成為建筑材料的卻是奧古斯特·佩雷(AugustePerret)，佩雷的設(shè)計(jì)作品不僅包括了工廠、公寓大樓，還有博物館、教堂和劇院。他在巴黎一帶較知名的作品是弗蘭克林大街上的一幢公寓大樓，完成于1903年;幾年后，他又修建了體積龐大、厚重感強(qiáng)、空間巨大的香榭麗舍劇院;1922年建成的蘭西圣母教堂成為建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)典，這是此前用混凝土建成的建筑所未達(dá)到過的高度，高聳的拱頂，纖細(xì)的柱子，強(qiáng)烈地表明了這種剛剛被接受的建筑材料的威力。
柯布西耶(Le Corbusier)年輕時(shí)曾在佩雷工作室中做過兼職，在混凝土的使用上，佩雷絕對(duì)是他的老師?？虏嘉饕淖髌穾缀醵家凿摻罨炷翞椴牧希?931年建成的薩伏伊住宅是代表作之一，這是一種平板結(jié)構(gòu)，整幢房子建在一個(gè)樁基之上。1957年建成朗香教堂，1959年的拉·圖雷特修道院，1961年印度昌迪加爾議會(huì)大樓等，都是以鋼筋混凝土為材料，而混凝土多變的表面為他的這些構(gòu)想提供了可靠的材料支撐。
賴特(Frank Lloud Wright)很早就宣稱，鋼筋混凝土是他的設(shè)計(jì)賴以成形的材料基礎(chǔ)，但在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，他并未在此領(lǐng)域中進(jìn)行探索，直到他職業(yè)生涯的中后期，這種情況才有所改變，1930年他建成了流水別墅，這是世界上第一個(gè)暴露懸臂的建筑。而鋼筋混凝土的材料屬性使這個(gè)設(shè)計(jì)成為可能，賴特是第一個(gè)以薄板作為建筑元素來使用的建筑師，薄薄的板面向外延伸，似乎已超出了其可能性的極限。1919年，密斯·凡·德·羅為超高層建筑提出了一種結(jié)構(gòu)。有一個(gè)結(jié)構(gòu)核心(Structrual Core)，每層以薄板分隔，但他并沒能實(shí)現(xiàn)這個(gè)構(gòu)想，直到1936年，賴特豐富了他的想法，并將成果用在了威斯康星州拉辛市約翰遜制蠟公司行政樓上。這幢建筑被認(rèn)為是賴特最好的設(shè)計(jì)之一。后來，賴特追求的“有機(jī)建筑”及他對(duì)像鋼筋混凝土這樣天然具有可塑性材料暴露表現(xiàn)的愿望，又達(dá)到了一個(gè)新高度，這就是1956年落成的古根海姆博物館，那種帶有紀(jì)念性的螺旋形式，至今仍是紐約的標(biāo)志之一，每天夜間更是光感出色。
不過今天看來，使用混凝土的最偉大藝術(shù)家還是非高迪(Antonio Gaudi i Cornet)莫屬?；炷猎谒氖种胁辉偈墙ㄖ牧希撬囆g(shù)創(chuàng)作材料，其作品至今激勵(lì)著年輕藝術(shù)家們不斷探索。例如，1887年建成的文森之家;1889年的奎爾宮;1904年的卡佛之家;1906年的巴特羅公寓;1910年的米拉公寓;1914年的奎爾公園;1926年的圣家族大教堂……他的作品有7件被收入世界文化遺產(chǎn)名錄。
今天被人們所津津樂道的混凝土材料的建筑天才是日本建筑師安藤忠雄，他將混凝土的藝術(shù)性及其引發(fā)的文化思考推進(jìn)到了更高層面。安藤的成就給了我們很大啟示：一位東方建筑師，選擇了混凝土這種極具西方歷史、文化和技術(shù)特點(diǎn)的建筑材料，與日本的傳統(tǒng)工藝思想和工藝美學(xué)完美結(jié)合，這既是混凝土材料的魔力，也是文化融合的魅力。
最后還須說明，今天人們對(duì)混凝土的理解往往來自于“鋼筋混凝土”建筑。隨著樓層高度的不斷攀升，建筑含鋼量也逐漸增大，今天的許多摩天大樓已經(jīng)為鋼結(jié)構(gòu)，而不再以混凝土做結(jié)構(gòu)支撐。這將是另一個(gè)有趣的故事了……
