約瑟夫·莫尼耶是一位法國園丁,他對當時可用於花盆的材料並不滿意。黏土容易破裂,木材會風化,而且可能被植物的根系撐破。他開始用混凝土製作花盆和盆桶,混凝土便宜且易於塑形,但單靠混凝土不夠穩定——它會開裂,因為混凝土抗壓能力強,抗拉能力卻很弱。

為了讓容器更堅固,莫尼耶嘗試在混凝土中嵌入鐵絲網。他並非第一個嘗試鋼筋混凝土的人,但他看到了其中的可能性,並大力推廣這個想法,在1867年巴黎博覽會上展出該構想,並於1867年7月16日取得第一項專利,內容是用於園藝的鐵筋加固水槽。

關鍵在於,這兩種材料互相彌補了對方的弱點。混凝土容易取得、易於塑形,且具有很強的抗壓或抗碎強度,但抗拉或抗扯強度明顯不足。鋼材在受拉方向上極其堅固,但難以且昂貴地加工成定製形狀。因此,莫尼耶把鋼材放在受拉的位置——板底、由細鋼筋組成的網狀結構中——讓混凝土負責承受壓力。

他透過更多專利不斷擴展這個構想:1868年的鐵筋管道和水盆、1869年的建築立面牆板、1873年的橋樑,以及1878年的樑。1875年,史上第一座鐵筋混凝土橋在沙茲萊城堡建成,由莫尼耶設計。

嵌入網狀鋼筋以承受拉力

混凝土抗壓能力強,但抗拉能力弱,因此純混凝土容器會被拉裂。

鋼材抗拉能力極強,但難以且昂貴地成形為定製形狀。

莫尼耶把鐵絲網放在拉應力作用的位置,讓鋼材吸收混凝土無法承受的拉力。

結果是一種比任一材料單獨使用都更堅固的複合材料,而且像混凝土一樣便宜且可澆築成形。

當一種材料在某類應力下失效時,將它與另一種能承受該應力的材料配對,把每種材料放在荷載需要的位置,而不是只試圖強化弱的那一種。

1885年,德國工程師古斯塔夫·阿道夫·魏斯買下莫尼耶的專利,將鋼筋混凝土發展成嚴肅的建築材料,創立了魏斯與弗賴塔格等公司,並在德國各地推廣莫尼耶體系。莫尼耶於1888年破產,1906年在貧困中去世,但他的名字仍留存於莫尼耶管道公司以及無數鋼筋混凝土結構中。鋼筋混凝土成為現代建築的骨幹,而他以一次性付款賣到國外的專利則為他人賺取了財富。他在法國克拉馬爾設計的水庫至今仍在。

追溯依據

參考來源

  1. Joseph Monier Wikipedia · en.wikipedia.org
  2. Joseph Monier — Concrete Reinforcement, Construction, Patents EBSCO Research Starters · ebsco.com