井蓋雖不起眼,但它的生存環(huán)境非常惡劣。
身處馬路中央,它每天都要暴露在濃重的、具有腐蝕性的汽車尾氣中,被重載的汽車反復地碾壓、振動成百上千次,而且,其下覆蓋的雨水、污水等也有較強的腐蝕性。因此,小小井蓋的工作壓力是非常大的。
同時,井蓋的責任又非常重大。一旦井蓋破裂就會造成很大的安全隱患,尤其一到冬天,北方積雪覆蓋的城市每年都要發(fā)生幾起行人掉進下水道的慘案。一座城市動輒有幾萬只井蓋,經常對井蓋進行更換顯然是市政開支無法承受的。因此,井蓋必須要有很強的耐久性。
出于這些高標準,在歷史上,井蓋通常是由金屬鑄成,材質通常為球墨鑄鐵,有些井蓋為了耐磨,甚至采用昂貴的青銅作為材料。這樣的井蓋回爐就是一塊上好的金屬,即使賣作廢鐵也能值上幾百塊錢。因此,雖然對偷井蓋嚴打嚴抓,但只要有經濟利潤在,就必然有人鋌而走險。
普通混凝土是一種脆性材料。它的抗壓能力很強,抗拉能力卻很差。這是因為,普通混凝土本身的強度很高,但在其內部,尤其是砂石骨料與水泥漿體之間的過渡區(qū)內存在許多的薄弱地帶,甚至微裂紋。
在受到拉力時,這些微裂紋就會迅速擴展,使得混凝土在遠低于本身強度的拉力下便會斷裂。這種原理就類似于塑料包裝袋外面的豁口,沿著豁口一撕,堅韌的包裝袋很輕易地就開了。
因此,有些科學家剔除了混凝土中的普通砂子和石子,代之以極細的石英砂,并摻入較高活性的火山灰質材料,制成活性粉末混凝土。由于骨料細小,漿體結合緊密,這種混凝土的微裂紋較之普通混凝土而言極其細小,因而其強度也遠高于普通混凝土。
后來,科學家們更是干脆向其中摻入鋼纖維、FRP纖維等抗拉材料,從而制造出了強度堪比鋼材的混凝土材料。