第21章 水泥原理
（本章介绍了新式下水道，以及水泥把砂石固化成石材的原理，开卷有益⊙▽⊙）
一边聊着，向道一边往工地上走，他想看看实际情况跟自己规划的是不是一样。
围墙当然没什么好看的，就是个砖块的堆叠体罢了。
他先看的是下水道。
不是有那句话嘛，下水道是一座城市的良心。
虽说向道没有离谱到在里边放油纸包，但良心总是多多益善的。
他的设想中，这个工坊其实就是堡垒，里面要能满足工人吃喝拉撒的所有需求。
这么多人，要保持好卫生，那么下水道的雨污分流就是必须的，雨水可以任其自流到外面，但粪尿水则万万不可。
所以他特意在工坊外五十米处修了几个化粪池，以后沤出来的粪肥还能卖掉。
向道找到一条下水道，扒开看了看，横截面是一个“口”字，通道壁是青砖，连接缝处都抹了石灰跟黏土。
目测了下水道的宽度，不到三十厘米。
下水道各部分宽度并不均匀，每隔十几米就有一个最窄节点，只有二十厘米宽，过了节点又会扩张到三十厘米宽，接着又收缩，就像：
》《
》《
根据流体力学理论：流体在管中运动时截面小处流速大、截面大处流速小。
所以，这种设计能有效提高水流冲刷速度，避免排泄物粘底。
在水利中的运用是束水冲沙，在火箭发动机上的应用就是收敛-扩张形喷管。
嗯，向道大概是第一个在下水道设计上采用火箭发动机技术的人了。
看完下水道，他又顺道看了厕所。
便池还是蹲便，砖砌的，但连接下水道的部分用了定制的陶质U形管，保存蓄水层来隔绝下水道的浊气。
向道有自信，这应当是整个大清最先进的排污系统了！
“现在进展最慢的是哪部分？”向道问道。
曹掌柜往西北角指了指，“最慢的还是房子。盖茅草屋你不愿意，还得修砖瓦房，那就不是两三个月能完工的，还特别耗钱。估计完工得等到明年了，我打算先修些窝棚让他们凑合着。”
“窝棚？”
向道摇摇头，“盖房子为啥慢？慢在哪？”
“那可多了，墙好说，最慢的是盖屋顶，……哎呀我不懂这个，反正你看那么多梁柱椽子，最后还得贴瓦片，这些活儿得老师傅才能做，哪里快的起来啊。”
“……”
向道沉默了片刻，道：“那就不用梁柱椽子了。”
“啊？”
都十九世纪了，谁还用木头啊，当然用水泥啦！
柱子直接用混凝土浇筑，梁跟椽子用预制水泥板代替，最后再抹一层水泥，这多方便，还快！
水泥……怎么造的来着？
完蛋！
向道不知道配方。
不过，没关系！
这玩意儿依然没离开材料化学范畴，无机化学跟物理化学嘛！
还是那句话，基础原理决定一切。不知道技术细节，那就暴力破解。
首先，得搞清楚水泥的作用原理。恰好，向道本科时老师讲胶凝材料时，就是拿水泥举的例子。
本质上，水泥就是一种胶凝材料。（定义：能将散状材料，比如砂石，或纤维材料胶结在一起，经物理、化学作用，由浆体硬化成＊人造石材的材料。）
其中起作用的成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等矿物质。
当水泥与水混合时，这些矿物质与水反应，形成水化产物。
其内部变化过程如下：
①形成凝胶：水化反应初期，会形成胶状物质，这些物质填充水泥颗粒之间的空隙，形成凝胶。
②凝结：随着水化反应进行，凝胶逐渐失去流动性，开始凝结成固体。
③硬化：凝结后，水泥继续与水反应，形成更多的水化产物，这些产物进一步填充空隙，使水泥结构变得更加密实和坚固。
④强度发展：随着时间的推移，水泥的水化产物会逐渐结晶，形成更强大的化学键，从而提高水泥的强度。（过程可能持续很久。）
知道了原理，那么就可以选择原料了。
水泥中的几种酸盐，最便宜的当然是硅酸盐，比如硅酸钙，硅酸钠等等。
而这两样里最便宜的是硅酸钙。
那就选它。
怎么生成这玩意？
思路如下：
CaCO₃→（高温）CaO+CO₂
CaO + SiO₂→(高温) CaSiO₃
（温度够高还会生成硅酸二钙跟硅酸三钙。）
好吧，原料又是石灰石跟沙子。
其实，如果不寻求纯净硅酸盐，在玻璃、陶瓷跟砖块，以及炼铁后的矿渣，煤灰，里边也有各种硅酸盐，铝酸盐，铁酸盐等等，理论上同样可以作为水泥原料。
“老曹，乔家烧砖的窑在哪？”向道看向曹掌柜。
“窑？……就那边啊。”曹掌柜往西指了指。“你问这干嘛？”
“烧东西！”
“烧……您这次又烧什么？”
“好宝贝！”
乔家有自己的砖窑，用作日常之需，只是产量有点低，有大工程时还得从外边买。
回到乔家大院，向道喊来了长顺，让他去采买东西。
“记住了吗？”
长顺连连点头：“记住了，记住了。石灰，沙子，碎砖块，煤灰，炼铁炉渣，各……各二十斤是吧？”
“嗯，记性不错，去吧！”向道扬了扬手。
“哎！”
等长顺走了，向道又把冯坦跟乔景泰叫到跟前，一脸神秘兮兮的说道：“借今天的机会，我教你们一门大学问。”
冯坦撇了撇嘴，显得兴致缺缺，他这些天跟着向道学的净是些没意思的东西，像什么阿拉伯数字，毫米，克，以及sin，cos……。这些概念他早就懂啦，不过是换个说法而已，没什么新意。
唯一让他高兴的，是乔家乱七八糟的书不少，他最喜欢看天工开物跟九章算术，花了两天才看完。
与他不同，一旁的乔景泰却目光炯炯，他比谁都清楚向道的能耐，不敬点说，他觉得自家老师讲的东西比孔夫子那些都有用多了。
“我去拿！”乔景泰撒腿跑进屋里，很快拿了笔墨纸砚出来。
向道接过毛笔，蘸了墨，抬手在宣纸上写下工整却毫无美感的两个字：
科学！