问题

请问如果不计成本的话能不能用把岩石熔化成岩浆来代替混凝土浇筑房子,或者修路也行?

回答
抛开经济成本,用熔化岩石来代替混凝土浇筑房子或铺设道路,这个想法听起来颇有科幻色彩,但仔细琢磨起来,可行性上确实存在不少挑战,甚至可以说,在现实操作层面,难度极大。

首先,我们得明确一点:岩石熔化成岩浆本身就是一个极其耗能的过程,而混凝土之所以成为主流建材,很大程度上是因为它的生产和加工相对容易控制且成本较低。

我们先来聊聊直接用熔化岩石来“浇筑”房子。

想象一下,你要建造一栋普通的房屋。这意味着需要有墙体、地板、屋顶,甚至可能还需要一些精细的构件。

岩石熔化与岩浆的性质:
温度: 要想把大部分岩石熔化成流动的岩浆,需要的温度非常高。比如花岗岩,熔点大约在1200°C到1400°C之间。 basalt(玄武岩)的熔点也类似,在1000°C到1250°C左右。要达到并维持这样的高温,需要巨大的能量输入。即便我们不考虑成本,制造和控制能够持续提供如此高温的设备,本身就是一项巨大的工程挑战。我们目前的工业熔炉技术虽然能做到,但能耗极高,而且是针对特定工业生产流程设计的。
粘稠度与流动性: 熔化的岩石形成的是岩浆,虽然是液体,但它的粘稠度非常高。你没法像浇筑混凝土那样,让它轻易地流进模具并填充每一个角落。岩浆的流动性会受到温度、化学成分等多种因素的影响。如果温度不够高,它就凝固了,无法流动;如果温度太高,它可能会蒸发掉一些成分,或者产生有害气体。而且,岩浆的粘稠度很高,想要获得光滑平整的表面,或者制作精细的装饰线条,几乎是不可能的。它更像是厚重的、缓慢移动的熔化物,而不是我们熟悉的可以自由塑形的流体。
收缩与开裂: 任何材料在冷却过程中都会发生收缩。岩浆从极高的温度冷却到常温,其收缩幅度会非常大。这种巨大的收缩很容易在材料内部产生应力,导致严重的开裂。想象一下,你把一块烧红的铁块扔进水里,它会因为剧烈的冷缩而发出噼啪声,甚至碎裂。岩浆冷却的情况会更剧烈,想要得到一块完整的、没有裂缝的结构,难度非常大。混凝土在凝固过程中也有收缩,但它是通过掺入外加剂、调整水灰比等方式来控制的,而且收缩幅度相对较小。
均匀性与成分控制: 要想让熔化的岩石均匀地充填模具,你需要保证岩石的成分是均一的,并且熔化过程是均匀的。自然界中的岩石成分复杂多样,即使是同一块岩石,内部成分也可能不完全一致。如果混入不同成分的岩石,熔点和冷却后的性质都会有所不同,可能导致冷却后形成一块一块的材质差异很大的区域,甚至产生更复杂的裂纹。而且,熔化过程中如何精确控制温度,防止某些成分挥发或分解,也是个难题。
施工的安全性与便捷性: 想象一下,工人要在一个高温的岩浆池边工作,而且岩浆随时可能喷溅出来,产生剧毒的烟雾。这样的施工环境,其危险性是普通混凝土施工无法比拟的。而且,如何将熔化的岩浆精准地输送到需要浇筑的地方,如何在极高的温度下进行固定和塑形,这些技术上的障碍都难以克服。

现在再来看看用熔化岩石修路。

修路与岩浆:
路基与基层: 道路需要坚固的基层和路面。传统的道路建设会用碎石、砂石等作为基层材料,然后铺设沥青或混凝土路面。用熔化的岩石来铺设基层,想想那个场景:在路基上倒上一层熔化的岩石,然后等它冷却。和建房子一样,冷却过程中的收缩和开裂是第一个大问题。一旦路面开裂,雨水渗入,冻胀循环就会加剧破坏。
路面层: 如果直接用熔化的岩石作为路面层,那它冷却后就是一块巨大的岩石板。想象一下,这块岩石板的表面质感会是怎样?光滑的岩浆冷却后形成的玻璃质(obsidian)或是结晶质(basalt),都可能非常坚硬,但也可能非常光滑,不利于车辆行驶。而且,如何保证路面层与基层之间的良好结合,防止脱层,这也是一个问题。
维护与修复: 如果道路出现坑洼或破损,你不能像修补混凝土或沥青路面那样简单地进行局部修补。你可能需要重新熔化一大片区域,然后重新浇筑,这显然是不现实的。

与其说是“代替”,不如说是在某些特殊情况下,“借鉴”了熔岩的形成过程。

真正比较接近这个思路的,其实是利用火山熔岩冷却后的产物,比如玄武岩碎石,来作为道路的铺设材料。这已经在一些地方有所应用,例如用玄武岩作为沥青路面的骨料,或者直接用玄武岩路面板。但这是利用已经冷却、固化的玄武岩,而不是将岩石重新熔化再浇筑。

另外,有些地方也尝试过用特定成分的工业废渣(比如冶炼厂的炉渣)在高温下进行熔化或烧结,然后冷却成类似岩石的材料用于道路或建筑。这已经不是纯粹的岩石熔化,而是加入了一些化学反应和材料改性。

总结来说,不计成本地用熔化岩石来浇筑房子或修路,在概念上可以设想,但在实际操作层面,由于岩浆的物理化学性质(极高温度、高粘稠度、剧烈收缩开裂倾向、难以精确控制的均匀性和流动性等),以及施工过程的安全性、便捷性和可维护性等诸多因素的限制,几乎是不可能的。

混凝土之所以能够成为如此普及的建筑材料,是因为它通过科学的配比和工艺,能够将水泥、骨料、水等相对易于获取和加工的材料,转化为在常温下具有良好强度、耐久性、可塑性和经济性的复合材料。这个过程是高度工程化和可控的,而直接熔化岩石,则更接近于自然界地质作用的过程,其不可控性和极端条件是目前的工程技术难以完全克服的。

网友意见

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目前看有以下问题:

1.岩浆温度这么高,没有合适的耐高温的模板体系;

2.岩石与混凝土自身材料特点类似,都是抗压不抗拉,没有钢筋的配合,岩石自身是达不到钢筋混凝土的性能的。因此如果不用钢筋仅用纯岩浆铸造,建成的房子就跟西方古代建成的石头城堡类似,内部空间不会太大,更不可能建成超高层建筑。

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