什麼,在工地撒糖居然會被工友追著打?
2020年09月16日14:37

  來源:把科學帶回家

  大家平時常常會看到建築工地在用水泥施工作業。小朋友都知道,過一段時間,水泥就會變硬成形。可是你不知道的是,如果在還沒幹的水泥上撒上含糖飲料,或者直接撒白糖,你就會造成事故了。

  在解釋原理之前,我們先看一則發生在6年前的意外。

  2014年1月,倫敦地鐵Victoria線的控制室就被混凝土淹了,乘客無法搭乘地鐵出行。原來,當時施工方正用水泥填充一個電梯井,沒想到水泥側漏到旁邊的控制室里去了。

 被混凝土淹了的倫敦地鐵Victoria線的控制室
 被混凝土淹了的倫敦地鐵Victoria線的控制室

  眼看只要幾個小時就會變硬的快硬混凝土蓋住了重要的電線和開關,正在一步步僵硬,再不阻止的話整個控制室就會被埋住再也無法操作了。

  就在這個時候,搶修的工人們衝到附近的便利店裡,買來一袋袋的白色物質,然後倒入尚未變硬的水泥裡不斷攪拌。

被混凝土淹了的倫敦地鐵Victoria線的控制室(左)和被淹之前(右)的對比。  圖片來源:telegraph
被混凝土淹了的倫敦地鐵Victoria線的控制室(左)和被淹之前(右)的對比。 圖片來源:telegraph

  加入了這種神奇的物質後,鬆了一口氣的工人們可以像舀稀飯一樣把水泥撈走,媽媽再也不怕我有藉口上學遲到了。

  這種在便利店就能買到的白色物質,就是白糖。許多世代住在水泥森林里的城里人不知道,白糖除了攪拌薯泥,還可以用來攪拌水泥,讓水泥無法變硬。

  白糖,也就是蔗糖是一種雙糖,但它也是一種混凝土緩凝劑,有時會被用來控制水泥的凝固時間。

  你可以清楚地看到,加入了糖以後,右邊的水泥過了60分鐘也沒有變硬,而左邊沒有加糖的水泥已經硬化了,檢測用的金屬棍無法紮入——

  只要少量白糖,就可以顯著減緩水泥的僵硬時間。比如,加入0.04%的白糖就可以讓需要1小時18分鐘就能硬化的水泥的凝固時間延長一倍。

  雖然市面上有商用的緩凝劑,但是白糖的價格比它們要親民。在炎熱的氣候中,為了防止水泥過快變硬,工友們會用白糖充當緩凝劑,來減緩混凝土的凝固,這樣可以防止硬得太快,為施工爭取時間。

  在施工的時候,有時工人還會在沒有凝固的水泥表面噴糖水,然後再把表層衝掉,露出下面的石礫,製造出粗糙滄桑的啞光效果。

  白糖更厲害的一點是,只要加過量,也就是加超過1%,水泥就可以變成一灘廢泥,即使最後變干,也失去了抗壓強度。因此,糖也常被叫做水泥終結者(cement destroyers)。

  不少水泥攪拌車也會備有一袋白糖,防止遇到堵車等意外時水泥凝固的事件。一般約7千克的白糖就能讓8立方米的水泥變成廢物。當然,放了太多糖以後水泥就沒用了,但是攪拌車能保住。

  二戰期間,法國抵抗運動人士就曾偷摸摸地在德國水泥中拌入白糖,給德軍的軍事建築和稀泥。

  而在1989年4月到6月期間,法國的反政府主義者曾經就用這招妨礙政府在法國南部的萊米勒等地修建監獄。他們用千分之一的比例(1噸水泥加1千克白糖)在水泥裡混入白糖,使用來建造監獄的水泥變成了糊不上牆的爛泥。

  那麼,為什麼白糖可以阻礙水泥變硬呢?

  常見的波特蘭水泥,也就是矽酸鹽水泥的主要成分是石灰石、粘土、石膏、沙子。加入水後,混凝土就會發生水化反應,最終形成水化矽酸鈣(C-S-H)。水化矽酸鈣就是水泥力量的化身了。

 水泥本體——水化矽酸鈣晶體
 水泥本體——水化矽酸鈣晶體

  雖然在水泥研究和實操領域,白糖的緩凝劑作用可謂家喻戶曉,但它的原理還沒有被完全搞清楚。

  對於白糖的作用,一般的理論解釋是,白糖可以吸附水泥水化前的主要成分矽酸三鈣(C3S)顆粒,消滅粒子表面的水化矽酸鈣晶核,阻止水化矽酸鈣,也就是水泥本體的形成。

  除了白糖(蔗糖),棉子糖(一種常見三糖,存在於棉籽和甜菜中,由半乳糖、果糖和葡萄糖結合而成),就是讓你吃豆後不停放屁的元兇的緩凝劑效果也很不錯。但也有一些糖完全沒用,比如 α–甲基葡萄糖苷。

  總之,現在你應該知道在工地請工友喝奶茶和快樂水的時候要小心了吧。

  女孩是水做的,男孩是泥做的,女孩和男孩在一起甜蜜蜜,就會變成廢水泥。

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