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石灰的历史

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la calce nella storia 今天,石灰的世界年产量超过3亿吨,在全世界被广泛应用的工业化学产品之一
石灰的历史可以追溯到地球上人类存在的初期。

石灰是由史前人类发现的,同时期还发现了 其他的自然粘合剂, 比如陶土和石膏,由于这些物质所需的熟制温度比较低,因此它们都是较早于金属被人类发现的。

可以合理地推测 发现石灰的偶然性, 在某些地理区域,在火边的一些石头,因为与火接触,结构改变了,成为粉末状,在与水接触后就变成浆料状,风干后粘稠状态消失,又重新回到原来石头坚硬的状态。

粘合剂的发现是 人类发展史上非常重要的一步, 因为这是人类可以按照自己的需要改造自然的最初的可能性之一。

考古学家发现的人类使用石灰或者是有石灰和石膏混合材料的最早历史时期如下:
 

  • 公元前8000年在加杰努(土耳其),人们把石灰和沙子混合在一起搭建晒台。
  • 公元前7000年在伊夫(以色列),在以粘土为地基的基础上人们使用石灰与石块砌成地面。
  • 公元前6000年在莱蓬斯基 维尔(塞尔比亚),人们用粘土,沙子和石灰混合一起铺设住宅内的地面。
  • 公元前3000年在舍西(西藏),石灰被用来建筑金字塔形的建筑。
  • 公元前2450年在卡夫杰(美索不达米亚),发现一个石灰窑。
calce: le piramidi 在开罗(埃及)石灰用在了基奥普斯金字塔的建造上,石膏与石灰混合做成的石灰层上面有埃及人的象形文字,另外墓室的门是用石灰的灰浆与石块混合在一起的材料封死的(公元前2500年)。

公元前1000年防御敌人入侵的杰里科城墙(从耶路撒冷开始延伸23公里),在圣经中提到是犹太人来到他们的乐土的时候拆毁了这座城墙。

意大利罗马时代开始盛行使用石灰,在世界各地的其他城市都能找到同时期的石灰使用痕迹,比如说中美洲的金字塔形建筑以及玛雅和印加人的楼群,中国公元前228年秦朝的长城, 印度和蒙古的众多寺庙和私人住宅。

虽然罗马帝国时代不是最早使用石灰的,但是公元前300年, 罗马人开始使用石灰建筑水道和阿皮亚古道, 事实上在罗马文明时代我们就已经有了石灰使用方法和生产方法的文献

恩培多勒克, 希腊伟大的诗人和科学家,公元前482年生于西西里,死于公元前426年, 在他的“自然”一书中,他描述了无数的自然现象,其中第一个写到的就是“石灰的周期”,恩培多勒克写道:“象魔术一样,将地上的石块收集起来,用火烧之,然后再加水,加上人类的智慧把它做成一些形状,风干后就会变成象之前的石块一样坚硬”。

由于地质的原因,罗马人在最开始使用石灰的阶段只知道气硬性石灰与沙子混合的特性(石灰可以空气中凝固)。

但是不久罗马人就开始引进希腊和腓尼基人的水性粘合剂的技术(石灰和水混合材料的粘合剂),罗马人将希腊和腓尼基人使用的水性粘合剂与气硬性石灰以及来自桑托斯和锡拉岛(今天的圣托里尼)上的火山灰混合在一起使用。

从坚固方面讲,这种气硬性石灰混合的材料比气硬性石灰与“干净的”沙子混合成的材料的性能好很多,另外即便是在水下也可以粘固住,这样就可以用在港口或者有寖在水中部分的桥梁的建设上面

为了生产水性泥浆,罗马人主要使用波佐拉纳的沉积物, [是波佐里市(那不勒斯)附近的火山灰],后来人们用这座城市的名字命名了这种泥浆,至今还被称为“ 波佐拉纳水泥”。.

anfore e calce - il  colle Testaccio 很有可能罗马人从克里特岛的米斯诺引进了生产水性灰泥的技术,生产的泥灰用来砌砖和砌瓦,以及用来修复破碎的花瓶(陶器)。

传说古罗马是建立在七座山丘上的,但是罗马人在他们的历史上人工建造了第八座山丘,那就是戴斯塔齐奥山

在罗马帝国时代所有这些材料的运输都是使用一种陶制的罐子,大约重30/40公斤,每次要想清空里面的材料都会有可能将罐子破坏掉。

罗马人开始将这些罐子堆放在台伯河的港口,这些罐子用石灰盖住防止由于瘴气造成残留物的腐烂和发酵。

这样经过几个世纪的堆积,高度达到80米,就形成了罗马的第八座小山,由于石灰和粘土的反应,这座小山非常的稳固,当然如今它早已成为现代建筑物的地基了。

随着罗马帝国的扩张,罗马人将石灰的生产技术传到了整个欧洲。每当罗马军团落户到新的领土上,他们就习惯于在军队驻地附近建造一个石灰窑,以便能够建造水道,公路和港口,以及用于卫生,农业,制革和医用方面。

il Pantheon e la calce 到公元前27年的时候,罗马人的石灰技术水平已经达到了一定的高度,已经可以用来建造罗马万神殿的圆顶了,这个圆顶的直径为43米,一直到20世纪为止,万神殿是人类建造的最大的苍穹圆顶。

更为伟大的壮举是一些罗马作家,为了推广石灰的使用,创建了一个关于生产,老化和使用的“标准”。

第一篇非常有意义的文章是“关于建筑”,有十卷的内容,是由马克• 维特卢维• 波利奥内在公元前13年所撰写的。在他的有纪念意义的作品中讲述很多方面的关于石灰的生产和使用,特别值得一提的是,今天石灰的使用者和生产者所遇到的一些日常问题都能在他的书中找到相应的答案。

我们在这里只举其中的一个例子,关于熟石灰的准备工作,维特卢维说:“在石灰浸渍的时候,用一把斧子劈砍石灰就象劈砍木材一样,这样石灰可以在缸内进行浸渍,如果遇到劈砍不开的石块,则证明没有浸渍好。如果斧头表面是干的,干净的,那说明石灰还是干的,没有浸渍好,如果斧头表面吸附了谷朊则说明石灰浸渍好了,这是最简单的检验石灰是否浸渍好的方法”。.

如今如果你去问一名技术工人:在不用去实验室的情况下,如何识别熟石灰的质量好坏,他告诉你的答案,跟2000年前维特卢维告诉我们的完全一样!

Naturalis Historiae - la calce 皮里诺•维基诺(公元23-79年)从维特卢特那里获取了经验,并且是他的推崇者,在他的“自然史” 一书中深入地简述了关于建造石灰窑的工程问题。皮里诺在他书中讲述了在罗马“石灰烧制者” 的配合下得到的关于石灰窑的建造方法。

公元75年希腊医生德斯科提到了使用饱和的石灰水治疗胃痛(胃酸)。

圣•奥古斯都•维斯科沃(公元354-430年)出生在阿尔及利亚,他是基督教的重要神学家之一,同时他也是声望卓著的工程师,他改良了维特卢维和皮里诺的建造方法。

罗马帝国灭亡,开始了中世纪时代,这个时期罗马人“对石灰的了解”失传了,石灰的质量和石灰制作的工程都非常糟糕,这个时期的很多遗迹都因为时间的迁移和恶劣天气,以及“建造的不好”不复存在或者是损毁了。

罗马帝国时期,加注了人类技术智慧的石灰窑是用砖砌成的,至今还能看到这种临时搭建的最基本的石灰窑(乡村石灰窑),当然数量不多,基本上都是砖和石头垒砌的。

在这个阶段留下的关于石灰使用和生产的历史记录使我们感觉到历史后退了1500年

alchimia - la calce nel medioevo 在英国和法国的萨克森人和诺曼人时期(公元450-1150年)也是石灰生产和建筑技术的严重衰退时期

但是中世纪期间,一些炼丹术士发现石灰与锯末混合可以荷性出碳酸钾进而生产出一种,而后来的肥皂就是以这种碱为基础生产出来的。

莎士比亚 在他的作品中提到1217年 英国人用石灰来对抗法国人,这是历史上化学战争的第一例。

一些作家的历史记录告诉我们在九世纪,十世纪和十一世纪,在英国和法国灰泥和石灰的正确使用方法完全失传了。

今天我们来分析那个历史时代建筑之用的灰泥是用“脏的”,没有筛选过的沙子混合成的,并且是没有搅拌好的,而且在当时水性灰泥或者碎瓦的使用则完全消失了。

在欧洲“石灰”状况的恢复是从十二世纪开始的,一直延续到十四世纪,这个时期有个重大的历史事件,那就是维特卢维和皮里诺拉丁版本的书被翻译过来,这样人们重新发现了生产和建造的方法。

十七世纪,在建造了一些大型水利工程的经验基础上,开始建造凡尔赛宫,一些法国学者如德拉法伊,拉里奥特等等总结了罗马人的技术经验,这使得他们建造出了经得起时间考验的牢固建筑。

1805年简•罗德尔德 出版了一本非常著名的名为“建筑艺术的处理”的书,在该书中分析和解释了罗马人灰泥的优越性能,特别强调了石灰的使用条件,对内部惰性成分的考虑,以及搅拌和夯实。

在接下来的年代里,随着科学的发展,罗德尔德的经验直觉才被得以科学地验证

1908 - forno a calce - illustrazione十七世纪中期,人们对石灰的认知有了重大的进步,格拉斯哥大学的约瑟夫•布兰科是第一为认识和分离了二氧化碳的,后来还有物理学家拉瓦锡,由此开始了去除石灰石内的碳酸盐和石灰重新碳酸盐化的广泛的科学研究进程。

在现代化学的最初几年中,由于去除碳酸盐的简单性许多科学家都有兴趣去发现其中的奥秘。

1766年德•罗美库特公布了题目为“石灰熟化艺术”的详细研究论题,他是第一位阐述了从罗马帝国时代开始的石灰工业熟制过程的经济和工程作用的学者。

1818年法国人维卡特首次制定了现代水性石灰生产的主要原则。

1867年德博瑞测量出分离碳酸钙的压力,1886年拉•查特列尔用更准确的方法进行了测量。

1935年塞尔拉在他的一篇技术论文中讲述了40多种著名窑的主要建造标准。