水泥是由什麽材料制成的？簡單來說就是碳酸鈣(石灰石)。
壹種磨細的材料，加入適量的水後，成為壹種塑性漿體，不僅能在空氣中硬化，而且能在水中硬化，能把砂、石等材料牢固地粘結在壹起，形成壹種固體的類石的水硬性膠結材料。水泥是無機非金屬材料中應用最廣泛的建築材料和工程材料之壹，廣泛應用於建築、水利、道路、石油、化工和
軍事
在項目中。近年來，由於需求的原因，發達國家的水泥產量基本達到飽和，每年的水泥產量趨於穩定或下降，而中國等發展中國家的水泥產量增長迅速。例如，1983年世界水泥產量為900Mt，而中國水泥產量為100 mt。
進化大約2000年前，希臘和古羅馬人在建築工程中使用石灰和火山灰的混合物，這種混合物在水中慢慢反應形成堅硬的固體，這就是最早使用的水泥。19世紀初，英國、法國等國將粘土石灰(或泥灰)燒結成水硬性材料。當氧化鋁和二氧化矽含量之和達到20% ~ 35%時，稱為天然水泥。這種水泥燒成溫度低，不控制成分。1824年，英國人J. asp丁用石灰石和粘土的人工混合物燒制了壹種水硬性膠凝材料。凝結硬化後，其顏色和外觀與當時英國建築所用的優質波特蘭石相似，故稱波特蘭水泥。他為此獲得了專利，並於1825在英國建廠。而是asp丁的產物。由於燒成溫度低，質量不夠好。與現在的水泥非常相似的波特蘭水泥是由英國人約翰遜在1850年制成的。從此，波特蘭水泥工業開始起步。壹百多年來，矽酸鹽水泥的生產技術和性能不斷提高，同時開發出大量新品種，至今已發展到100多種水泥。
中國於1889年在唐山建立了第壹家水泥廠，1906年在唐山成立了齊心石灰有限公司(見齊心水泥廠)，開啟了中國水泥工業的先河。1949的水泥產量為660kt，1984已經達到120Mt，水泥的品種也從單壹的矽酸鹽水泥發展到60多個品種。
水泥有多種分類方法:
1.按原料性質可分為天然水泥、熟料水泥(將石灰石和粘土在較高溫度下煆燒得到的產物稱為熟料)和無熟料水泥(將粉煤灰、高爐礦渣等工業廢棄物或天然火山灰與石灰、水玻璃、石膏等堿性激發劑按比例磨細而得的水泥，無需煆燒)。
2.根據水泥的性質，可分為快硬水泥(早強水泥)、低熱水泥、膨脹水泥、耐酸水泥、耐火水泥等。
3.按用途可分為油井水泥、大壩水泥、噴射水泥和海洋水泥。
4.根據水泥的主要化學成分，可分為矽酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥(高鋁水泥)、磷酸鹽水泥等。後者很少使用。水泥的種類雖然很多，但95%以上都屬於矽酸鹽水泥，只是根據工程的要求改變化學成分，或者在使用時加入壹些調節性能的物質。
矽酸鹽水泥是壹種以高堿性矽酸鹽為主要復合物的水硬性水泥(西方國家俗稱矽酸鹽水泥)。它是由石灰質(石灰石等)混合而成的。)和鋁矽酸鹽(粘土等。)原料按壹定比例，在水泥窯中高溫(約1720K)下粉磨煆燒得到水泥熟料，再與適量石膏粉磨至壹定細度。
高性能矽酸鹽水泥的相對密度為3.1 ~ 3.2。水泥遇水會放熱，壹定時間後會凝結(不同種類的水泥凝結時間不同)。為了保證水泥凝結時間合適，常加入適量的石膏，化肥工業的副產品磷石膏和氟石膏也可作為替代品。石膏的加入量主要取決於水泥熟料中的鋁酸鹽含量，加入量以三氧化硫計不應超過3.5%。水泥應具有良好的體積穩定性。固化的水泥在空氣和水中快速硬化，並具有機械強度(抗壓強度和抗彎強度)。根據紀弦的說法。com，水泥:砂=1:2.5的砂漿試樣在水中3天、7天、28天的抗壓強度和抗折強度均符合國家標準作為水泥的強度指標，28天的抗壓強度值稱為水泥的標號。矽酸鹽水泥常用的號碼是325、425、525和625。壹些高強和超高強水泥的標號甚至可以達到1000以上。當水泥熟料中的礦物與水接觸時，發生水化反應(水化)，同時生成氫氧化鈣、水合矽酸鈣凝膠、水合鋁酸鈣和水合鐵酸鈣。當石膏存在時，後兩種水合物分別生成水合硫鋁酸鈣和水合硫鐵酸鈣。水泥漿在幹燥條件下會收縮，在潮濕條件下會膨脹。氫氧化鈣和水合鋁酸鈣會被海水中的硫酸鹽腐蝕，因此海港用水泥中的鋁酸鈣含量應受到限制。如果水泥中堿含量過高，而制成混凝土的骨料中含有活性二氧化矽，就會發生堿-骨料反應，體積膨脹，破壞水泥石和混凝土。熟料中遊離氧化鈣和方鎂石過多也會造成水化反應時體積膨脹，導致水泥體積穩定性差，這種水泥不合格。
根據礦物成分的變化和所添加混合材料的不同，矽酸鹽水泥有不同的品種。在熟料中加入石膏制成的水泥稱為純矽酸鹽水泥。如果在熟料中摻入高爐礦渣、粉煤灰或火山灰等混合材料，則分別稱為礦渣矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和火山灰矽酸鹽水泥。上述混合材料的添加量不超過15%的，稱為普通矽酸鹽水泥(簡稱普通水泥)。
以上五種水泥產量最大，常被稱為五種水泥。根據工程要求，在生產過程中可以改變水泥熟料的化學成分，使生成的各種礦物含量不同。例如，對於高溫油井水泥，要求增加矽酸二鈣的含量；築壩用水泥要求鋁酸鈣和矽酸三鈣含量低；白色矽酸鹽水泥要求氧化鐵含量小於0.5%；快硬水泥應使矽酸三鈣含量高。為了節約能源和開發資源，有時在矽酸鹽水泥的組分中加入石膏和螢石，以增加氧化鐵的含量，降低氧化鈣的含量，生成以矽酸二鈣、鋁酸鐵鈣和無水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥熟料。有些水泥還含有少量的氟鋁酸鈣。
原料矽酸鹽水泥熟料中的主要化學成分是氧化鈣、氧化矽、氧化鋁和氧化鐵。氧化鈣主要來源於鈣質原料，如石灰石、白堊、泥灰巖等。氧化鋁和二氧化矽來源於含有矽酸鋁的物質，如粘土、高爐渣、粉煤灰等。氧化鐵利用硫酸生產中的硫鐵礦渣。用於生產矽酸鹽水泥的鈣質原料中氧化鈣的含量壹般在52%左右；粘土原料中二氧化矽的含量約為57%，而氧化鋁的含量不到20%。為了降低煆燒溫度，並在煆燒過程中產生壹部分熔體，常加入少量的氧化鐵原料。還應控制原料中堿和氧化鎂的含量，即水泥熟料中氧化鎂的含量應小於5%，總堿含量(Na2O+K2O)普通水泥小於1.2%，低堿水泥小於0.6%。
生產工藝矽酸鹽水泥生產工藝可分為原料準備、熟料煆燒、水泥制備(粉磨)和包裝。
1.生料制備包括從原料粉碎到配料配料再到合格生料的過程。生料制備有兩種方法:幹法和濕法。幹法制備過程中，將石灰石等較大的硬質原料用傳統工藝破碎成尺寸約為100mm的塊，或用二次工藝破碎成尺寸小於25mm的塊(近年來開發了小於25mm的塊工藝)。粘土等含水原料要烘幹後與石灰石、鐵礦石按比例送入磨機，磨成細生料粉，再送入混合倉，用壓縮空氣攪拌，配料調整為合格生料粉。濕法和幹法的主要區別是，先用水將粘土洗成泥漿，再用石灰石和鐵礦石研磨至含水量35%左右。幹法制備生料的主要優點是煆燒水泥熟料時的熱耗低於濕法。每公斤熟料耗熱量僅需3.6 ~ 4.6 MJ，而濕法需5.2 ~ 6.3 MJ。而濕法制備的生料成分容易均勻。近年來，壹些先進的幹法水泥廠采用了生料預均化、生料成分自動控制等措施，以保證生料粉成分的均勻性。
原料的研磨在不同類型的磨機中進行，主要包括球磨、管磨、立磨和中間卸料磨，同時進行幹燥和研磨。為了節省粉磨過程中的電能，提高磨機的效率，生產中常采用閉路(環流)粉磨，即從磨機出來的物料先經過壹個顆粒分級機，細顆粒被選作產品，粗顆粒返回磨機繼續粉磨。與開路磨礦(無分級機分級)相比，閉路磨礦系統產量可提高約15% ~ 25%，過磨現象減少。缺點是設備投資大，操作管理復雜。近年來，壹種新型的帶有分級器的立式輥磨機被采用，在同壹設備中完成粉碎、研磨、幹燥和分級。目前最大的立磨產量可達每小時400噸。
2.熟料煆燒將準備好的生料在不同類型的窯中煆燒成水泥熟料。通常，生料粉末或漿料在回轉窯中煆燒。我國大多數小型水泥廠采用立窯煆燒。使用立窯煆燒時，生料粉與所需煤粉混合，並加入適量的水制成直徑為10 ~ 30 mm的生料球..立窯煆燒的水泥熟料質量稍差，但煆燒溫度低，煤耗少。為了節約能源和提高回轉窯的生產能力，自20世紀70年代以來，帶預熱器和分解爐的窯外分解技術得到了發展。
水泥生料在窯內加熱過程中發生了壹系列的物理化學變化，如遊離水的蒸發、粘土中結晶水的脫除、碳酸鈣分解成氧化鈣等。後者與粘土中的二氧化矽、氧化鋁、鐵礦石反應生成化合物，主要以四種形式存在，即矽酸三鈣(3CaO SiO2，縮寫為C3S)、矽酸二鈣(2CaO SiO2，縮寫為C2S)、鋁酸三鈣(3 Cao al2o 3，縮寫為C2A)和鋁酸鐵四鈣(4cao Al2O3)。還有少量未化合的氧化鈣和方鎂石(MgO)。有時還有硫酸鹽、鈦酸鹽等。，但數量較少。由於熟料中還含有其他氧化物，所以上述化合物並不是以純態存在，往往固溶體中還有其他氧化物。因此，它們是根據礦物相(即晶相)來命名的。比如矽酸三鈣叫樸正素，在熟料中占50%以上。矽酸二鈣被稱為貝利特，含量約為25%。鋁酸三鈣是鋁酸鹽；鐵、鋁和四鈣被稱為樸正素。從反射式顯微鏡下觀察到的水泥熟料結構可以看出，六方晶體為樸正素，圓形晶體為貝利特。晶體間的物質是在約1450℃的溫度下，約30%的物質熔化冷卻後形成的，稱為中間相。亮的部分是樸容素，也叫白色中間相(即無定形非晶相)，暗的部分是鋁酸鹽，也叫黑色中間相。水泥熟料的化學成分(%)有壹定要求，氧化鈣62-67，氧化矽20-24，氧化鋁4-7，氧化鐵3-5。
3.水泥被制造和包裝。冷卻後出窯的水泥熟料加入適量石膏(控制水泥中SO3≤3.5%)，在磨機中粉磨制成矽酸鹽水泥。水泥粉磨的細度對水泥質量有很大影響。提高細度可以提高水泥的強度，但相應的電耗也增加。壹般細度控制在0.08mm方孔篩上，篩余量不大於10%，或比表面積3000 cm2/g左右..水泥粉磨過程中粉塵較大，因此在設備進出口、運輸和包裝處應安裝除塵設備，如沈降室、旋風除塵器和布袋除塵器。壹些先進的工廠裝有靜電除塵器。我國也用K2O含量高的粘土或鉀長石代替粘土原料，使氧化物在煆燒過程中揮發成粉塵，收集K2O含量高的粉塵，可用作鉀肥。水泥粉壹般用紙袋包裝，但近幾年開始用散貨船和散貨車運輸，提高了運輸效率，降低了成本。
廣泛應用於民用和工業建築工程，如油氣田固井、水利工程中的大壩、軍事搶修工程等。也可作為耐酸、耐火材料，噴在坑道裏代替坑木。水泥還可以在很多場合代替木材和鋼材使用，如電線桿、鐵路枕木、石油和蒸汽管道、原油儲存和儲氣罐等。
高鋁水泥又稱礬土水泥，是壹種以低堿鋁酸鹽為主要礦物的水硬性材料。生產高鋁水泥的原料是石灰石和鋁礬土，包括燒結法和熔融法。中國主要采用燒結法生產。其主要化學成分(%):氧化鈣32-34，氧化鋁50-60，氧化矽4-8，氧化鐵1-3，氧化亞鐵0-1，氧化鈦1-3。燒制後的礦物有:鋁酸壹鈣(CaO·al2o 3，縮寫為CA)、鋁酸壹鈣(CaO·2al2o 3，縮寫為CA2)、七鋁酸十二鈣(12 CaO·7al 2 o 3，縮寫為C12A7)、矽酸二鈣和矽鋁酸二鈣(2 CaO·al2o 3)。我國生產的高鋁水泥主要礦物成分(%)為:CA40 ~ 50，CA220 ~ 35，C2As20 ~ 30。CA是壹種水硬性很高的礦物，凝結速度不快，但硬化快，早期強度高。CA2具有低的水硬性，而結晶狀態的C2AS沒有水硬性。
高鋁水泥早期強度發展較快，24小時達到極限強度的80%，以3天抗壓強度值作為其標號(包括1天和3天的抗壓強度和抗折強度)，標號為425、525、625和725。高鋁水泥具有良好的抗硫酸鹽和耐高溫性能，在900℃和1300℃時分別能保持原強度的70%和53%。主要用於搶修工程、早期強度要求高、耐硫酸鹽腐蝕、抗凍的工程。它適用於冬季施工，但不能作為永久性結構材料。也可與耐火骨料結合制成耐火混凝土，用作工業爐窯的內襯。高鋁水泥還可制成不同品種，如鋁酸鹽自應力水泥、鋁酸鹽膨脹水泥、耐火極限不低於1580℃的耐熱混凝土等。我國於1955年開始生產高鋁水泥，最早采用回轉窯燒結法生產。