21世纪初,墨西哥科阿韦拉州的贫困家庭收到一份不同寻常的救济品,这份救济品来自名为Piso Firme的社会项目,不是上学名额、疫苗、食物,也不是救济金,而是价值150美元、已经搅拌好的混凝土。工人们会开着混凝土搅拌机,经过贫穷社区,谁家需要就在谁家门口停下,将类似粥一样的混合物倒出,从门口流入客厅。然后,他们会向居民展示如何摊开并抹平,当然还会确保他们知道多久才能使其干燥。然后他们开车来到下一幢房子。
Piso Firme的意思是“坚实的地板”,经济学家研究该计划时,他们发现拌好的混凝土实际上大大改善了儿童的教育。怎么会这样?以前,大多数房屋的地板都是由泥土制成的。寄生虫在脏污中茁壮成长,传播疾病,阻碍了孩子的成长,使他们生病。混凝土地板更容易保持清洁,所以孩子们更健康,去学校上学的可能性也更大,考试成绩也有所改善。生活在布满污垢的地板上在许多方面都让人心情不愉快:经济学家还发现,参与该项目的家庭,住在混凝土地板的房子里,家长变得更加欢乐,压力更小,不容易出现抑郁症,这150美元貌似花得很值。
除了科阿韦拉州的贫困地区,混凝土在其他地方的名声往往并不好。它是忽视生态环境的代名词:混凝土是由沙、水和水泥组成,水泥需要大量的能量来生产,生产过程中也会释放出温室气体二氧化碳。这可能不是这样的问题本身,毕竟,钢铁生产需要更多的能源——除非世界消耗绝对大量的混凝土:每人每年5吨。因此导致水泥行业排放的温室气体与航空一样多。在建筑上,混凝土意味着懒惰的、无灵魂的结构:地方官僚丑陋的办公楼,或楼梯散发尿骚味的多层停车场。然而,它也可以以许多人看到的漂亮形式呈现——想想悉尼歌剧院,或巴西利亚的奥斯卡·尼迈耶大教堂。
也许,混凝土会引起情绪上的错乱,这种东西的性质很难界定。“是石头吗?是但也不是。”1927年美国伟大的建筑师弗兰克·劳埃德·赖特(Frank Lloyd Wright)这么认为。他继续说:“是灰泥吗?是但也不是。是砖或瓦吗?是但也不是。是铸铁吗?是但也不是。”
然而,它是伟大的建筑材料,几千年来就被人们认识——也许从人类文明的曙光初现开始。有一种观点认为,人类有了第一个定居点,即人类第一次在他们家族以外的地方集聚——近12000年前,在土耳其南部的哥贝克力遗址(Göbekli Tepe),就是因为有人想出了如何制造水泥,并因此有了混凝土。混凝土肯定在8000年前就被沙漠贸易商用来建秘密地下蓄水池以储存珍稀的水;其中一些水池仍然存在于今天的约旦和叙利亚。迈锡尼人3000年前就使用它建造坟墓,你在希腊的伯罗奔尼撒仍然能看到。
罗马人认真对待这些东西。在庞培和维苏威火山附近的普提奥利(Puteoli),他们使用火山灰沉积物中天然存在的水泥,用混凝土建造了水渠和浴室。走进罗马万神殿——一座即将迎来1900岁生日的建筑,几个世纪以来,可以说直到1881年,你看到的仍是这个星球上最大的圆顶。你可以看到混凝土,其现代感令人震惊。
许多罗马砖砌建筑早已不见踪迹,不是因为砖块本身已经腐烂了,而是被拆除后用于修补其他建筑。罗马的砖可以用来建造现代建筑。但是混凝土砌成的万神殿呢?它能长期保存的原因之一就是因为固体混凝土绝对再没有任何用处,砖可以重复使用,混凝土不行,只能成为建筑垃圾。这还要取决于混凝土的质量如何,劣质的混凝土沙太多,水泥太少,遇到地震就岌岌可危;优质混凝土防水、抗风、防火、牢固且造价便宜。
这是混凝土体现的根本矛盾:作为建筑材料使用非常灵活,可一旦建好,就完全不灵活了。在建筑师或结构工程师的手中,混凝土是一种非凡的材料,可以将其倒入模具中,并将其制作为你喜欢的几乎任何形状——细长的、笔直的或粗壮的。它可以染色,也可以保持灰色。可以是粗糙的,也可以抛光得像大理石一样光滑,但建成后,柔韧性就结束了:固化混凝土坚硬而又没有弹性。
也许这就是为什么这种材料与傲慢的建筑师和专制的客户联系在一起,后者相信自己的愿景是永恒的,而不是随着时代和环境的变化需要解构和重建。1954年,当时的苏联领导人赫鲁晓夫发表了两个小时的讲话,称赞混凝土,并就将其进一步标准化的细节提出了设想。他想拥抱“全国统一的建筑体系”。难怪我们把混凝土看成是强加在人们身上的东西,而不是他们自己选择的。
混凝土既是永久性的又是一次性的。它可以永久保存,一百万年后,钢铁生锈了,木头腐烂了,混凝土丝毫无损。不过,现今建造的许多混凝土结构在几十年后会毫无用处,这是因为一个多世纪以前,混凝土有一次革命性的改进,但也是有致命缺陷的改进。
19世纪中叶,法国园丁约瑟夫·莫尼耶(Joseph Monier)对当时的花盆并不满意。混凝土花盆已成为时尚,但大部分要么易碎,要么特别笨重。顾客希望花盆有现代感的外观,但不希望花盆太过笨重,于是他试着在钢筋网上浇混凝土,然后做成花盆形状,效果出人意料地好。(www.daowen.com)
莫尼耶一直很幸运。钢筋和混凝土根本不应该结合,因为不同的材料在升温时往往以不同的量膨胀。混凝土膨胀时,如果内部的钢筋以不同速度膨胀,那么花盆本应会开裂;然而非常巧合的是,混凝土和钢加热时以同样的方式膨胀——它们是完美的搭配。
但莫尼耶相信自己的运气:随着时间的推移,他意识到钢筋混凝土除了用来做花盆还有很多用途——铁路枕木、建筑板和管道。他为这种发明物的几种变体申请专利,1867年在巴黎国际展览会上展出。
其他发明人考虑了钢筋混凝土的局限,并研究如何改进它。莫尼耶申请第一个专利不到20年,预应力钢筋的极佳理念获得专利。预应力使混凝土更强——它部分抵消了使用时会施加到混凝土上的压力。预应力允许工程师使用更少的钢、更少的混凝土,130年后依然能正常使用。
钢筋混凝土比无钢筋混凝土要强大得多,实用性更强。它可以跨越更大的间隙,允许混凝土以桥梁和摩天大楼的形式矗立,但问题是:如果粗制滥造,水通过微小裂缝逐渐渗透,建筑就会从内部腐烂,并使钢铁生锈。这个过程目前正在破坏整个美国的基础设施[1];在20或30年的时间里,中国会步其后尘。中国在2008年后的三年时间里,灌注的混凝土相当于美国在整个20世纪的灌注量。没有人认为所有这些混凝土都符合严格的标准。
改进混凝土的方案有许多,包括防止水渗透后接触到钢筋的处理方式,以及能“自我愈合”的混凝土——里面充满能分泌石灰石的细菌,可以重新封闭任何裂缝;用二氧化钛注入的“自我清洁”混凝土,它能使烟雾分解,使混凝土闪闪发光;这种技术的改良版甚至可以使铺设的街道表面清洁汽车排放出来的尾气。
科学家正在设法减少混凝土制造过程中的能源消耗和碳排放。如果他们成功了,环境奖励就会很高。
然而最终,我们可以用我们已经拥有的简单、可信的技术来做更多的事情。全世界数亿人生活在有肮脏泥土地面的房子里;成千上万的人可以通过Piso Firme之类的计划改善生活。其他研究表明,在孟加拉国农村铺设混凝土道路有很大的好处——提高上学率、农业生产率和农场工人的工资。
也许我们以最简单的方法使用混凝土,混凝土反而能给我们提供最好的服务。
【注释】
[1]美国土木工程师协会在其2013年度报告中针对美国的基础设施指出,“全国桥梁每9座有一座存在结构缺陷”。联邦公路管理局(FHWA)估计在2028年前,美国要消除全国桥梁的积压问题,每年需要投资205亿美元,而目前只花了128亿美元。
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