原料的问题比赵牧预想的要棘手得多。
石灰石不难找。京城西南角的城墙下就有一处废弃的采石场,是早年修城墙时开凿的,后来因为石质不佳被废弃,堆着大量边角废料。赵牧让瘸腿老军刘伯推着独轮车,去那里捡了满满一车石灰石碎块,没花一文钱。
黏土也容易,春草带着他去永定河边的河滩上挖了两筐,那种土质细腻粘稠,颜色发灰,含沙量很低,是很好的天然黏土。
真正麻烦的是燃料。
水泥的煅烧需要持续稳定的高温,普通的木柴燃烧温度太低,热量也不够集中。按照赵牧的计算,要达到水硬性石灰所需的最低温度——大约九百度左右——他需要更优质的燃料,比如木炭,或者烟煤。
木炭可以在市场上买到,每斤大约六文钱。按照他的实验计划,至少需要五十斤木炭,那就是三百文钱,而他手上只有一百二十三文。
至于烟煤,虽然价格更便宜,每斤三到四文,但大梁朝的煤炭开采技术还很原始,京城市场上的煤炭质量参差不齐,含硫量高,燃烧时会产生大量有害气体,而且他还不确定自己那个简陋的炭窑能不能烧得了煤炭。
先烧一批试试,用最少的量。赵牧蹲在院子里,用手指在地上画着草图,自言自语。
他决定先用木柴烧一批石灰,测试一下这座炭窑的实际性能,同时积累一些作经验。就算烧不出水硬性石灰,至少也能得到普通生石灰,用来抹墙修房也不浪费。
说就。
接下来的三天,赵牧几乎把所有时间都扑在了这座破炭窑上。
第一天,他让春草把院子里那几棵半死不活的枣树砍了,劈成柴火。又让刘伯去街上捡了些废弃的木板木条,堆在院子里晾晒。他自己则蹲在炭窑前,用黏土和着碎草,把窑体内壁的裂缝一一填补,又在通风道口加了一个用陶片自制的简易风门,用来控制进风量。
第二天,他开始处理原料。石灰石碎块不能直接用,块太大了中心烧不透,太小了又容易堵住通风道。他用刘伯的铁锤一块一块地敲,把石灰石敲成核桃大小的均匀颗粒。黏土则需要先晾,再用手搓成细粉,过筛去除粗颗粒和杂质。
这项工作枯燥而繁重。五十多斤石灰石,他敲了整整一个上午,虎口震得发麻,掌心里磨出了两个血泡。春草心疼得直掉眼泪,非要替他,赵牧摆摆手拒绝了。这小丫头才十二岁,瘦得皮包骨头,哪里抡得动铁锤。
少爷,您从前可是连书都舍不得折角的人,现在怎么起这种粗活来了……春草红着眼眶说。
赵牧笑了笑,没有回答。他总不能说,以前那个连书都舍不得折角的少爷已经不在了,现在的他,是一个在实验室里连续工作三十六个小时都不皱眉头的科学狂人。
第三天,正式点火。
天色未亮,赵牧就起了床。深秋的清晨寒气人,院子里落了一层白霜,呼出的气都变成了白雾。春草给他熬了一碗稀得能照见人影的糙米粥,他几口喝完,抹了抹嘴,便去了后院。
刘伯已经把木柴和石灰石都搬到了炭窑旁边。这个瘸腿老军人五十多岁,年轻时在边关当过兵,后来伤了腿被遣返回京,赵崇远看他可怜,收留在赵家看门。他是个沉默寡言的人,这几天看着赵牧忙前忙后,从不多问,只是默默地帮忙些力气活。
刘伯,麻烦您帮我把柴火递过来。赵牧蹲在投料口前,开始往窑里铺柴。
他按照记忆中传统石灰窑的装窑方式,先在窑底铺一层粗柴作底火,然后在柴上铺一层石灰石,再铺一层细柴,再铺石灰石,如此交替,像做千层饼一样一层层码上去。最上面一层要铺厚一些的柴火,作为引火层。
这是最关键的一步。柴和石头的比例、铺放的均匀程度、通风通道的预留,都会直接影响煅烧的效果。赵牧没有实际烧窑的经验,只能凭着从书本上学到的理论知识和这几天在脑子里反复推演的方案来作。
春草蹲在一旁,看着少爷专注的侧脸,总觉得哪里不一样了。从前的少爷读书时也很专注,但那种专注是安静的、内敛的,像一潭深水。而现在少爷专注的时候,眼睛里有一种灼热的光,像是一团被压在腔里的火,随时都会喷薄而出。
春草,退后一些。赵牧检查了一遍装窑的情况,直起身来,接过刘伯递过来的火折子。
他深吸一口气,将火折子伸进投料口,点燃了最上层的引火柴。
燥的木柴遇到明火,立刻噼噼啪啪地燃烧起来,橙红色的火舌舔舐着周围的石灰石,浓烟从投料口滚滚而出,呛得春草连连咳嗽。赵牧却连眼睛都没眨一下,死死盯着窑内的燃烧情况,不时调整风门的开度,控制进风量。
火势逐渐蔓延到下层,整座炭窑像一个巨大的火炉,发出嗡嗡的轰鸣声。赵牧伸手在投料口上方试了试温度,热浪扑面而来,手背上的汗毛都被烤得卷曲起来。
温度在上升。
他能从火焰的颜色大致判断温度——暗红色大约五六百度,橙红色七八百度,黄白色就接近一千度了。现在火焰是明亮的橙红色,估摸着有八百度左右,还不够。
加柴。赵牧对刘伯说。
刘伯二话不说,抱起一捆木柴递过来。赵牧用一长铁钎把柴火推进窑内,均匀地铺在燃烧层上。火焰猛地一窜,颜色渐渐向黄色转变。
温度够了。
接下来就是漫长的等待。石灰石在高温下分解为氧化钙和二氧化碳,这个过程需要持续六到八个小时,期间必须保持温度稳定,不能过高也不能过低。温度太高会让石灰过烧,表面形成玻璃质外壳,活性降低;温度太低则生烧,石灰石分解不完全,产出的石灰中夹杂大量未分解的碳酸钙。
赵牧守在炭窑前,一刻也不敢离开。每隔半个时辰,他就用铁钎从投料口取一点样品出来,放在地上仔细观察。刚开始取出的石灰石还是灰白色的坚硬石块,两个时辰后,石块开始变得疏松,表面出现细小的裂纹。四个时辰后,取出的样品已经变成了灰白色的多孔状物质,轻轻一捏就碎成粉末。
成了。赵牧长出一口气,脸上露出三天来的第一个笑容。
但他没有急着出窑。按照工艺流程,石灰烧成后需要在窑内自然冷却,不能骤然接触冷空气,否则会因热应力产生大量裂纹,影响品质。他封死了投料口和通风道,让窑内的温度缓慢下降。
这一等,又是一整夜。
次清晨,赵牧打开炭窑,用铁铲把烧好的石灰铲出来,摊在院子的青砖地面上。灰白色的块状石灰还带着余温,在晨光中冒着丝丝白气。他用铁锤敲下一小块,放在碗里加了点水,石灰块立刻剧烈反应,发出嘶嘶的声音,迅速膨胀、崩解,最后化成了一堆细腻的白色粉末。
少爷,这……这不是跟街上卖的石灰一样吗?春草蹲在旁边,歪着脑袋看。
赵牧没有说话,他又取了一块石灰,这次没有加水,而是直接用手碾碎,凑到鼻子跟前闻了闻,又用舌尖轻轻舔了一下。
没有明显的涩味。
这是生石灰的一个重要特征——品质好的生石灰应该有一种特殊的涩味,如果涩味很淡,说明煅烧温度不够或者时间不足,石灰中还有大量未分解的碳酸钙。
这第一批石灰,质量只能算勉强及格。
赵牧在心里默默分析原因。问题可能出在几个方面:一是木柴的热值不够,最高温度可能没有达到理想的九百度以上;二是煅烧时间偏短,中心部位的大块石灰石可能没有完全分解;三是原料的颗粒大小不够均匀,小颗粒烧过了,大颗粒还没烧透。
这些问题都可以通过优化工艺来解决,但本的瓶颈还是燃料。木炭的热值比木柴高得多,燃烧更稳定,温度也更容易控制。他必须搞到木炭,否则永远烧不出合格的水硬性石灰。
木炭要钱,钱从哪里来?
赵牧在院子里来回踱步,脑子飞速转动。他不能去偷去抢,也不能去找人借钱——赵崇远被贬之后,赵家在京城已经没有任何人脉可言,那些曾经的世交故旧都像避瘟神一样躲着他们,生怕跟罪臣扯上关系。
唯一能指望的,就是他自己。
他蹲下来,仔细打量着地上那堆勉强合格的生石灰。虽然质量一般,但用来抹墙砌砖是完全没有问题的,市面上普通生石灰的价格大约每斤两文钱,他这堆石灰大概有三十来斤,全部卖掉也就六十多文,还不够买木炭的钱。
等等。
赵牧突然想到了什么,眼睛一亮。
他快步走到杂物间,翻出一个落满灰尘的陶罐,里面装着半罐深褐色的粉末,是前些年赵伯做咸蛋时剩下的草木灰。他把草木灰倒出来一些,和生石灰粉末按一定比例混合,又加了些黏土和细沙,用水搅拌均匀,做成一个灰黑色的泥团。
春草和刘伯都凑过来看,不知道少爷在搞什么名堂。
赵牧把泥团抹在一块青砖上,刮平表面,然后放在院子里晾着。他又用同样的方法,把普通生石灰和黏土、细沙混合,抹在另一块青砖上,作为对比。
一个时辰后,两块灰浆都表面凝固了。赵牧端来一盆水,泼在两块砖上。
神奇的事情发生了。
普通石灰砂浆遇水后,表面立刻变得松软,用手指一按就是一个坑,灰浆里的黏土被水泡开后,整个结构就像烂泥一样塌了下去。而加了草木灰的那一块,虽然表面也有些软化,但整体结构保持完整,用手指按压能感觉到一种明显的弹性,就像现代的硬塑料。
春草瞪大了眼睛:少爷,这……这是怎么回事?
赵牧嘴角微微上扬。
草木灰中含有大量的碳酸钾和硅酸钾,这些碱性物质能与生石灰中的氧化钙反应,生成一种具有水硬性的硅酸钙化合物。这种原始的水硬性石灰,古人早就发现了,只不过没有系统的理论总结,靠的是代代相传的工匠经验。
古罗马的砂浆之所以能千年不坏,除了使用火山灰之外,还有一个重要原因就是他们在砂浆中掺入了大量草木灰。罗马万神殿的穹顶,就是由石灰、火山灰和浮石骨料混合而成的混凝土浇筑的,历经一千八百多年依然坚固如初。
赵牧现在没有火山灰,也没有高岭土,但他有草木灰。草木灰虽然效果远不如真正的火山灰或人工水硬性材料,但比普通石灰砂浆强了不止一个量级。这种材料用来做地面硬化、砌筑墙基、修补渗漏,绰绰有余。
更关键的是,它的成本极低。草木灰几乎是零成本的,街上的饭馆茶楼每天都要倒掉大量烧剩的柴灰,只要花几个铜板,就能让人帮忙拉一车回来。
这,就是他的第一桶金。
春草,赵牧站起身,拍了拍手上的灰,明天你去集市上,买两只最便宜的陶盆回来,要大号的,底上要有孔的那种。
少爷,咱们哪有钱买陶盆啊……
把西厢房那几本旧书拿去卖了。
春草倒吸一口凉气。赵家的书,那是赵崇远一辈子的珍藏,虽然值不了多少钱,但那是老爷的心血。少爷以前连书页都不舍得折角,现在居然要卖书?
少爷,那些书……
留着也是落灰,不如换成有用的东西。赵牧的语气平淡而坚定,等以后有了钱,我再把书买回来。
春草张了张嘴,最终还是没敢反驳,低着头去西厢房收拾旧书了。
赵牧站在原地,看着地上那几块正在晾的砂浆试块,脑子里已经开始规划下一步。
草木灰水硬性石灰只是一个过渡产品,它的性能天花板很低,大规模生产的性价比不高。真正能撬动市场的,是货真价实的硅酸盐水泥。而要做出水泥,他需要三样东西:石灰石、黏土,以及能够达到一千四百度以上高温的燃料。
石灰石和黏土遍地都是,燃料才是真正的瓶颈。
木炭的理论燃烧温度可以达到一千度以上,但实际烧窑过程中热量损失严重,窑内温度很难稳定维持在一千一百度以上,远远达不到水泥熟料烧成所需的一千四百度。要达到那个温度,他需要煤炭,而且是品质较好的烟煤或无烟煤。
但煤炭的开采和销售都受到官府严格管控。大梁朝的煤炭行业实行官督商办,京城的煤炭主要由西山煤窑供应,运输和销售都有专门的牙行把持,像他这样既无背景又无资金的穷书生,本摸不到煤炭贸易的门槛。
不过,赵牧并不着急。他现在需要做的不是一步登天,而是积累。积累资金,积累经验,积累人脉。等到他手中有了足够的资源,再去打通煤炭的渠道也不迟。
他抬起头,看着院子角落里那座冒着余烟的炭窑,心中涌起一种奇异的感觉。
这座又小又破的炭窑,就像是他在这个世界种下的第一颗种子。种子很小,小到丢在地上都不会有人多看一眼。但种子里面蕴藏着一整片森林。
只需要时间,只需要阳光和雨露,只需要他不懈地浇灌。
远处传来钟鼓楼的报时声,当当当,巳时了。
赵牧收回目光,弯腰捡起地上的一块石灰试块,在手中掂了掂。沉甸甸的,比同样大小的普通石灰块重了将近两成。这是密度增加的标志,说明水化反应生成了更致密的结晶结构。
少爷,春草抱着一摞旧书从西厢房出来,眼眶还是红的,这些书能卖多少钱啊?
赵牧看了一眼那些书,都是些科举应试用的制艺文集和经义注解,在市面上并不值钱。赵崇远真正的藏书——那些宋版古籍、名家手稿、珍本孤本——都已经在贬官离京时带走了,留下的这些都是可要可不要的普通书籍。
拿到琉璃厂的书铺去,问问能当多少。赵牧说,别在一家问,多走几家,哪家给价高就卖给哪家。
春草点点头,抱着书出门去了。
院子里安静下来。刘伯坐在门槛上抽旱烟,不时看一眼赵牧,浑浊的老眼里带着一丝探究。他是见过世面的人,这几天看着这个从小娇生惯养的少爷突然变得如此练,心里有疑惑,但没有问。当了大半辈子兵,他懂得一个道理——不该问的不问,该的。
赵牧走到院子角落的水缸边,舀了一瓢凉水,从头顶浇下来。深秋的井水冰得刺骨,他打了个激灵,浑身上下的毛孔都在收缩,但那团藏在腔里的火,却烧得更旺了。
他抬起头,看着天空中灰蒙蒙的云层,嘴角微微上扬。
在这个没有电、没有机器、没有任何现代工业痕迹的世界里,他已经迈出了第一步。
虽然这一步很小,小到微不足道。
但千里之行,始于足下。
接下来的子里,赵牧把全部精力都投入到了水硬性石灰的配方优化上。
他用了三天时间,烧了四窑石灰,每一次都在调整原料配比和煅烧工艺。第一窑加了草木灰,效果比普通石灰好,但水硬性不够理想。第二窑他在黏土中掺了细碎的陶片,利用陶片中的二氧化硅提高反应活性,结果灰浆的强度明显提升。第三窑他把黏土换成了永定河下游的一种红色黏土,这种土含铁量较高,烧出来的石灰呈现出淡淡的红褐色,水硬性又上了一个台阶。
到第四窑的时候,他已经能够稳定地做出一种灰黑色的水硬性石灰,加水搅拌后可以在四个小时内初步凝固,二十四小时内达到足够强度,浸泡在水中三天不开裂不软化。这个性能,已经接近了古罗马时代的火山灰水泥。
当然,距离现代硅酸盐水泥还有天壤之别,但在这个时代,这已经是了不起的成就了。
春草卖书换了一百八十文钱,赵牧用这笔钱买了木炭和工具,又添置了几只陶盆陶罐。刘伯从城外的窑场捡回来一些废弃的碎陶片,赵牧把它们碾成细粉,作为活性掺合料使用。
小院里每天都烟雾缭绕,叮叮当当的敲打声从早响到晚。邻居们起初很好奇,探头探脑地往院子里张望,后来渐渐习惯了,知道赵家那个落魄少爷不知道在捣鼓什么,也懒得管了。
羊肉胡同里住的都是些贩夫走卒、市井小民,没人关心一个罪臣之子在自家院子里烧石灰。只要不扰民,随他去折腾。
这种不被人关注的状态,正是赵牧想要的。
他要在这座京城的眼皮底下,悄无声息地搭建起一个工业帝国的基础。等到所有人都注意到他的时候,他的基已经深到任何人都无法撼动了。
那才是真正的王座。