混凝土也许是世界上最具争议的建筑材料。但同时也是最受欢迎的。桥梁、停车楼、高层建筑——混凝土无处不在。很多人不知道的是：单独的混凝土是一种高度问题重重的建筑材料。它会开裂，会变形，而且很快就会达到自身的极限。
在19世纪和20世纪，对建筑物的要求，以及由此对建筑材料的要求，变得越来越高。单靠混凝土已经不够了。我们今天之所以仍然能够用混凝土建造出如此令人惊叹的结构，要归功于两位男性的创新。其中一位，Joseph Monier，我们已经谈过了。你们可以在这里阅读相关文章： Joseph Monier：一位发明钢筋混凝土的园艺师
这一次，我们要讲的是第二位，Eugène Freyssinet。他进一步发展了钢筋混凝土，并凭借他的预应力混凝土为全球建筑业开启了全新的可能性。我们将一起回顾他的生平以及他留给我们行业的遗产。让我们回到19世纪晚期的法国。
19世纪末的建筑业
那是工业化时代，法国建筑技术革新的时期，例如通过 传奇工程师古斯塔夫·埃菲尔 。因此，到了19世纪末，欧洲正处于剧烈变革之中。工业化早已渗透到生活的各个方面，并带来了新的机遇。在这一高峰时期，城市迅速扩张，贸易路线不断拓展，世界变得前所未有地快节奏。
由于这场巨大的变革，建筑业面临着前所未有的挑战。需要桥梁、车站、工厂以及尽可能大的仓库。这不仅让建筑公司订单相当充足，也带来了一些看似无解的问题：缺少合适的建筑材料。
19世纪末占主导地位的建筑材料
虽然建筑依然十分活跃，但工业化带来的建筑业新要求使得过于雄心勃勃的建筑计划几乎不可能实现。这主要是由于当时使用的常见建筑材料。
第一号建筑材料是传统砌体（石材和砖）。数百年来，甚至数千年来，它一直是建造住宅或功能性空间的首选。无论是牲畜棚、防御工事、小桥还是教堂：都是用砖和石头建造的。毕竟，砌体的抗压性能非常好，因此也很耐久。但它同时也很重、灵活性差，而且跨距相对有限。
随着工业化，铁和钢也被引入。人们首次能够实现更大的跨距，建筑物既可以显得宏伟，也可以显得轻盈精巧。最好的例子就是埃菲尔铁塔，我们之前已经介绍过。如果你对这座传奇塔感兴趣，欢迎查看： 埃菲尔铁塔：被憎恨、被喜爱、几乎被拆除 。
然而，铁和钢也有明显的缺点：大型构件在制造上不仅复杂，而且非常昂贵。此外，它们还很容易腐蚀。这使得它们作为大规模工程的建筑材料不再适用。因此，建筑业面临一个问题。早期混凝土，或者由 Joseph Monier 发展出的钢筋混凝土，也是一种选择。
正如我们之前提到的，Monier 对钢筋混凝土的开发更多是一个偶然。尽管混凝土与铁的结合很有前景，但远未成熟。即使是钢筋混凝土，对于大型桥梁或仓库来说，长期来看也并不适合. 最终会出现裂缝，或者材料发生变形。
今天我们知道，当时人们缺乏对材料行为的理解。诸如蠕变——混凝土的缓慢变形——以及收缩——干燥过程中的体积变化——等现象几乎没有被研究。那个时代的工程师选择稳妥行事。他们用自己熟悉的材料建造：一切保持原样。安全与厚重划等号，因此建造了非常笨重的结构，在材料使用方面极其低效。再加上高昂的成本。但当时就是没有可行的替代方案。至少还没有。
Eugène Freyssinet：建筑业的革命
19世纪末，大多数工程师仍然沿用传统原则工作。人们更愿意依靠已有经验，而不是冒着创新失败的风险。要改变这一切的人之一，就是Eugène Freyssinet。他于1879年出生在法国，成长于一个变革的时代。建筑工程正在发生变化。
他的技术天赋很快为他打开了通往法国最负盛名的工程院校之一——École Nationale des Ponts et Chaussées——的大门。在这里，Eugène Freyssinet接受了经典的土木工程教育。这样的学习包括：
- 桥梁工程
- 材料行为
- 静力计算
毕业后，他直接进入法国国家公务体系，主要负责公共工程项目。他的职责范围从桥梁项目到基础设施建设，再到实体结构的计算。Eugène Freyssinet很早就开始质疑现有体系。
因为在工作中，他一次又一次注意到一件事：混凝土的表现与当时的计算模型预测不同。Eugène Freyssinet 以惊人的频率观察到意想不到的变形、长期沉降和无法预见的裂缝。而这一切都是在认真施工的前提下发生的。那么问题到底出在哪里？
Eugène Freyssinet：预应力混凝土的发明者
Eugène Freyssinet 提出了一个明确的问题：如果混凝土从一开始就不承受拉力呢？他的解决方案最终是预应力混凝土（Prestressed Concrete）的发展。但这一切究竟是如何实现的？我们简要看一下。
钢筋混凝土中的钢索会预先张拉。随后再将混凝土浇筑其周围。混凝土硬化后，钢索的张力传递给混凝土，使其始终处于受压状态。原本可能作用在混凝土上的拉力会被内部压力抵消。由于混凝土的抗压性能很强，因此几乎不会产生裂缝，且承载能力显著提高。
因此，与普通钢筋混凝土不同，预应力混凝土在很大程度上没有裂缝，即使在长期使用后也是如此。这样，构件更稳定、更耐久，施工效率也大大提高。采用预应力混凝土后，更大跨度的桥梁突然成为可能。同时，结构也变得更纤细，许多材料因此被直接节省下来。
这正是工业化时代迫切需要的东西。顺便说一句，后来让预应力混凝土真正普及的土木工程师是Fritz Leonhardt。如果你对这个话题感兴趣，可以在这里阅读： Fritz Leonhardt：一位让混凝土悬浮的工程师 。
Eugène Freyssinet：蠕变、收缩与困惑
20世纪初，计划在Allier河上新建一座桥梁，也就是后来的Veurdre桥。原计划是用一座经典石拱桥来替代原来的悬索桥。可偶然间，Eugène Freyssinet 的一个创新设计进入了视野。一位承包商看到了他的理念潜力，并说服有关部门按照 Freyssinet 的新体系建造多座桥梁。对于这位年轻的土木工程师来说，这无疑是一个真正的机会！
在施工前，Eugène Freyssinet 先测试了自己的方案。为此，他建造了一个试拱，并首次采用了他的创新技术。桥台通过张紧钢丝连接起来：这是后来全球称为预应力混凝土的早期但有效的雏形。
随后工程正式开始。凭借异常平缓的拱形和非常纤细的结构，这座桥在当时无疑是一个极其不同寻常的景象。工程师们对拱顶处仅19厘米厚的拱厚持怀疑态度，而承包商则已经称赞其材料用量极少。
然而在完工后出现了一个关键时刻：拱肋下沉了多达13厘米。为什么会这样？这里就涉及到了当时尚未被研究的蠕变和收缩效应。Eugène Freyssinet立刻作出反应：他在一场秘密行动中将结构改造了一番。
借助液压千斤顶，他将桥梁恢复到了原来的形状。它得救了。更重要的是：随后进行的荷载试验顺利通过，甚至连持怀疑态度的媒体也被说服了。这一经历进一步坚定了 Eugène Freyssinet 深入研究钢筋混凝土意外行为并将其主动用于后续项目的决心。
Eugène Freyssinet：没有阻力就没有创新
和许多创新一样，Eugène Freyssinet 的新理念起初也引发了怀疑，尤其是在专业领域。原因有很多。首先，人们不确定预应力混凝土是否能够长期稳定。我们回想一下：直到那时，大型建筑——无论是桥梁还是仓库——主要都是厚重的。巨大的砌体块体或钢筋混凝土。
因此，Eugène Freyssinet 那些近乎精巧细致的设计自然引发了问题。它真的能长期保持吗？这种结构到底怎么建，而且它真的更高效吗？但 Eugène Freyssinet 让他的结构作品自己说话。
通过他的建筑，他证明了蠕变和收缩的影响不仅可以计算，而且可以被主动利用，使建筑物变得更加承载可靠且耐久。于是，问题变成了真正的机会。到了20世纪20年代末，在布列塔尼崎岖的海岸边，一座桥梁的建设被提上议程，时机成熟了。
Eugène Freyssinet：Pont Albert-Louppe 的建造
这座桥长应超过800米，以当时的跨度条件来看，这极难实现。Eugène Freyssinet 看到了自己的机会。这座桥将成为一次试验，采用预应力混凝土建造。混凝土被视为一种迟钝、被动的材料，只有做得足够厚重时才真正具备承载能力。
Eugène Freyssinet 想要证明相反的一面：Pont Albert-Louppe 应当拥有巨大的跨度，比当时人们对这种材料所能想象的一切都更大胆。因为在当时，人们认为混凝土是完全可计算的。毕竟，人们已经了解了它的抗压强度以及它的极限。Eugène Freyssinet 的大多数同行都忽视了出现的变形，但他却想正是利用这些为自己的建筑服务。为此，这座桥再合适不过了。
许多人要么忽视、要么只是耸耸肩带过的混凝土问题，早在施工期间就显现出来了。拱肋开始再次下沉，虽然缓慢，但持续不断。按照经典计算，这种情况本不该发生。现在怎么办？拆除？当然不，因为Eugène Freyssinet早已做好了这方面的准备。
对 Eugène Freyssinet 来说，真正令人兴奋的部分现在才开始。他并没有把这看作失败，而是把它视为在大规模层面证明自己理论的机会。问题不在混凝土，而在于如何使用它。因为混凝土不是刚性材料，它会工作。Eugène Freyssinet 正是利用了这一点。
Eugène Freyssinet 并没有接受这些变形，而是主动介入。借助他的液压工法，他将桥梁重新调整到所需形状。稍微抬起，重新校正，再次就位：完成。对于大众来说，这是一个全新的方法。
不再是：“我们建好并希望它能承受。”相反，他向专业界展示的是：“我们控制结构的行为方式。” Eugène Freyssinet 证明了建筑物并非静止的物体，而是可以被理解为力的系统并进行主动控制。Pont Albert-Louppe就是这一点的证明。
混凝土不再只是被动承载的材料，而是可以通过预张拉被主动且有意识地控制。正是在这里，Eugène Freyssinet 以他的预应力混凝土理念切入。由此，建筑业迎来了一个全新时代。也是工业化在建筑技术层面获得支撑的机会。
结论：没有 Eugène Freyssinet，就没有现代基础设施
通过 Eugène Freyssinet 革命性的建筑作品，预应力混凝土在建筑业中逐渐普及，并且速度很快，甚至遍及全球。那今天呢？今天，这种建筑材料已经不可或缺。它的应用范围非常广泛：从桥梁到高层建筑、停车楼和厂房屋顶。没有这项技术，许多现代建筑根本无法实现。
在桥梁工程中，尤其是20世纪末的预应力混凝土并没有太好的名声。德累斯顿的Carolabrücke于2024年9月11日倒塌，就是一个很好的例子，说明一种建筑材料必须不断发展和改进。建筑业不断学习，而且往往是从那些直到后来才显现出来的错误中学习。尤其是，这类建筑的维护绝不应被忽视。如果你对这个话题感兴趣，欢迎在这里了解更多： 德国危桥 。
尽管意义重大，Eugène Freyssinet 在专业圈外却知名度不高。几乎没有与预应力混凝土没有专业接触的人知道他的名字。原因很简单：Eugène Freyssinet 创造的不是某一座标志性建筑，而是一套新的建筑体系。当某样东西成为标准后，它最终会变得看不见，但这并不意味着它不重要。技术创新本质上总是站在可见设计的背后。工程成就留在幕后，而建筑师或赞助人的名字则被大书特书。
最终留下的是：Eugène Freyssinet 从根本上改变了混凝土建筑。他的发明使耐久建筑、大跨度结构和经济型构造成为可能。他也许没有塑造出著名的天际线，但他为我们的大部分现代基础设施奠定了现实基础。Eugène Freyssinet 是一位真正的预应力混凝土先驱，他有勇气以新的方式思考传统体系。我们一直都是这样做的——但换一种方式更好。