混凝土是盖房子的重要材料。混凝土里面有水泥沙子石头。水泥和水发生反应。这个过程叫水化。水化让混凝土变硬。水泥颗粒很小。水进入颗粒之间。它们形成新的东西。新的东西像针一样。它们交叉在一起。混凝土就坚固了。

盖高楼需要很坚固的混凝土。我们研究怎么能让混凝土更坚固。一种方法是加别的材料。比如粉煤灰。粉煤灰是发电厂出来的灰。以前是废料。现在可以加进混凝土。粉煤灰很细。它能填满水泥颗粒间的空隙。混凝土就更密实。密实的混凝土强度高。密实的混凝土也更耐久。耐久就是能用更久时间。

我们做实验验证这个事。实验室里有各种设备。我们准备水泥沙子石头。我们准备粉煤灰。我们按不同比例混合它们。我们加水搅拌。我们把湿混凝土放进模具。模具是方形的。我们把模具放在振动台上振动。振动能让混凝土更均匀。气泡会跑出来。气泡少了混凝土更好。

模具里的混凝土需要养护。养护就是保持湿润。我们把它放进养护室。养护室温度恒定。湿度也很高。混凝土在里面慢慢变硬。一天后我们拆掉模具。得到混凝土方块。我们把这些方块继续养护。三天后测一次强度。七天后测一次强度。二十八天后测一次强度。二十八天是标准时间。

强度测试用压力机。混凝土方块放在机器下面。机器向下压。压力越来越大。方块出现裂缝。裂缝越来越多。最后方块碎了。机器记录最大的压力。这个数字就是强度。数字越大强度越高。

我们比较不同配比的强度。只加水泥的方块强度是一个数。加了粉煤灰的方块强度是另一个数。我们发现加了粉煤灰的强度更高。但是粉煤灰不能加太多。加太多了强度反而下降。我们找到最好的比例。这个比例下强度最高。我们记录这个比例。

我们还观察混凝土的微观结构。我们用电子显微镜看。放大几千倍看。我们看到水泥水化的产物。它们交织在一起。我们看到粉煤灰的颗粒。它们很小很圆。它们填充在缝隙里。整个结构更紧密。紧密的结构承重能力强。紧密的结构也不容易进水。水进去会结冰。冰的体积大。冰会撑开混凝土。混凝土就坏了。加了粉煤灰水进不去。混凝土就更耐久。

我们研究另一个问题。混凝土会开裂。开裂的原因很多。温度变化会开裂。干燥收缩会开裂。受力太大也会开裂。裂缝不好。裂缝让水进去。水进去腐蚀钢筋。钢筋锈了膨胀。膨胀让混凝土裂得更厉害。房子就不安全了。

我们想办法减少开裂。我们研究一种纤维。塑料做的纤维。很短很细。我们把纤维加进混凝土。搅拌的时候纤维混在里面。混凝土硬了以后纤维在里面。纤维像一张网。网拉住混凝土。混凝土想开裂时纤维发挥作用。纤维不让裂缝变大。裂缝变得很小很小。眼睛都看不见。小裂缝不影响安全。小裂缝水也不容易进去。

我们做实验看纤维的效果。我们做混凝土板。有的板加纤维。有的板不加。我们让板干燥。干燥后混凝土会收缩。不加纤维的板出现大裂缝。裂缝有几毫米宽。加纤维的板没有大裂缝。表面有一些很细的纹路。纹路不影响使用。

我们测试板的抗弯能力。板两头架起来。中间往下压。不加纤维的板突然断开。断开成两半。加纤维的板弯下去不断开。裂缝慢慢变宽但不突然断。纤维拉着两边。这种性能很重要。房子在地震中会摇晃。混凝土有纤维就更保险。它不会一下子碎掉。给人更多逃生时间。

我们考虑实际盖房子。盖房子要花钱。材料越便宜越好。粉煤灰是废料。它的价格低。用粉煤灰代替一部分水泥能省钱。纤维要花钱。但纤维用量很少。一点点纤维效果就很好。算总账可能更划算。房子更耐久维修就少。维修也要花很多钱。长期看是省钱的。

工地上的工人要操作。材料不能太复杂。粉煤灰和纤维容易加进去。搅拌站生产混凝土时倒进去就行。和普通混凝土一样搅拌。不需要特别设备。工人浇注抹平也和以前一样。不会增加麻烦。这是推广的好处。

我们的研究就是做这些事。我们测试不同的材料。我们测试不同的比例。我们观察性能的变化。我们寻找最好的配比。最好的配比强度高。最好的配比不开裂。最好的配比耐久好。最好的配比还省钱。我们把数据记录下来。数据表格很长。数据画成图表。图表一眼就能看出规律。

研究用了很多时间。我们做了上百个试块。每个试块都要养护测试。测试强度要小心。试块要对准机器中心。压力要慢慢加。记录数据要准确。看显微镜也要仔细。调好焦距看清结构。拍照存档。比较不同图片的差异。

我们遇到一些问题。有时候数据不对。可能材料称重有误差。可能搅拌不均匀。可能养护温度有波动。我们重新做实验。我们检查每个步骤。找到问题改正它。实验要重复很多次。结果一致了才可靠。

实验的结论用在工程里。工程师设计房子参考我们的数据。他们决定用多少粉煤灰。他们决定用不用纤维。他们写进设计图纸。搅拌站按配方生产混凝土。卡车把混凝土运到工地。工人浇注到楼板里。房子一天天盖高。混凝土在里面默默承重。几十年上百年不出问题。人们住在里面安全舒适。这是研究的目的。