Portland cement

凡是由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料成为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥分为两种类型，其中：Ⅰ型硅酸盐水泥是不掺加混合材料，代号为P·Ⅰ；Ⅱ型硅酸盐水泥是掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号为P·Ⅱ。如：P·Ⅰ42.5，P·Ⅱ42.5R。

普通硅酸盐水泥或普通波特兰水泥指硅酸盐水泥含有5~20%的活性混合材。更高混合材含量（大于20%）的硅酸盐水泥，水泥名称包含混合材名称，例如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥（含两种以上混合材）。

硅酸盐水泥熟料的主要成分为硅酸三钙3CaO·SiO2，硅酸二钙2CaO·SiO2，铝酸三钙3CaO·Al2O3和铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3。当与水混合时，发生复杂的物理和化学反应，称为水合(hydrate)。从水泥加水拌合后，成为具有可塑性的水泥浆，到水泥浆逐渐变稠失去塑性但尚未具有强度，这一过程称为“凝结"。随后产生明显的强度并逐渐发展成坚硬的水泥石，这一过程称为硬化(harden)。凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续的物理化学变化过程。

波特兰

• 波特兰水泥：系以水硬性硅酸钙类为主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并与一种或一种以上不同型态之硫酸钙为添加物共同研磨。

• 普通波特兰水泥： 此种水泥之应用至广、铁路、电力、道路、桥梁、军事及一般建筑等工程均用之。其他各种水泥加工制品如电线杆、枕木、水泥管、石棉瓦等亦多采用之。占水泥使用量约九成以上。

• 波特兰第二型水泥： 此种水泥所发生之水化热量较少，并能抵抗中度硫酸盐之浸蚀作用，但强度产生之初期，较*种水泥为慢。此种水泥适合于中型巨积混凝土使用。例如桥墩及大型水坝等之用。

• 波特兰第三型水泥： 在3 ～ 5天之间所能发展之强度需能相当于普通水泥28天所发展者。因此凡军事工程，道路及水中工程之需于短期内竣工或希望尽速拆卸模子之混凝土均极适用。若干预力混凝土施工者亦乐于采用。

• 波特兰第四型水泥： 其特性为硬化时所发生之水化热仅为普通水泥之70%左右，且此种水泥之水合热发展速率恒保持在一zui低限度内，可以减少混凝土崩坏之危险，但其强度之进展则较慢，用途不免受到限制，建筑大水坝工程等之巨体积混凝土至为适用。

• 波特兰第五型水泥：

  具有抵抗硫酸盐浸蚀之特性，适用于抗酸蚀、下水道、地下室、温泉区等特殊环境之工程

波特兰输气水泥

• 输气卜特兰水泥：系以水硬性硅酸钙类为主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并与一种或一种以上不同型态之硫酸钙及一种输气剂为添加物共同研磨。为具有抗冻融特性之I、II、III型水泥特征之输气水泥。

• 输气*型： 一般构造物需要输气者

• 输气第二型： 抗盐蚀构造物需要输气者

• 输气第三型：

  紧急工程需要输气者

混合水泥

• 熟料加石膏的研磨过程中，加入各种材质如炉石、硅、飞灰即成具各种不同特性之水泥，适用于水坝、河川、港湾等之土木工事、建筑工事等。

• 飞灰水泥： 此种水泥流动大，掺入飞灰可减低水合热而无游离石灰之存在，结构比较细密，三个月后之强度超过普通卜特兰水泥，在本省水利工程中多采用之。

• 火山灰水泥： 是以火山灰加入熟料中磨成，火山灰掺入成份为10%以下，10~20%或20~30%等三种。因火山灰之掺入可减低水合热，而无游离石灰存在，结构比较致密，增加耐久性，三个月后强度超过普通卜特兰水泥。

• 高铝水泥（矾土水泥）： 早强水泥之一种，28天之耐压强度可达1,200平方吋磅，28天之抗张强度可达4500平方吋磅，其抵抗海水浸蚀性zui强，耐温，惟凝固时发生高热，故应防止太快风干，以免强度受损。

• 墁砌水泥： 系专作墁料之用，取其较佳之粘性，是将水泥熟料掺入石灰石，消石灰等共同研磨而成，同时并加以少量输气剂。此种水泥适用于墁砌。

• 膨胀水泥： 此种水泥在硬化过程中，稍有膨胀或在空气中干燥时不再收缩，故又称为非收缩水泥。

• 防水水泥： 为普通水泥于研磨过程中加入少量硬脂酸钙或其他非皂化油类，使其具有防水性能。

• 油井水泥： 为充填油井或气井中钢管与井壁之空隙或为巩固疏松地层之用。

• 白水泥： 是水泥的一种，但比普通的硅酸盐水泥标号高，凝固的快，其主要特点是矿渣微粉的用量为85～90%,碱性添加物的用量不超过5%。混制出的白水泥的白度和强度不低于原料白水泥，而且早期强度还有明显的提高。白水泥主要是用来添补磁砖的缝隙，粉白装饰，强度次高。

  发明过程编辑

  1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端zui重要的灯塔，没有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密顿用zui快的速度重建这座灯塔。

  史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。由于史密顿多次完成过类似的工程，对如期完成重建任务充满信心。

  两星期后，石灰石运到了，史密顿兴冲冲地赶到卸料码头。当他见到这些越山跨海送来的石灰石时，不由失声惊叫起来：“真倒霉，这石头怎么是带有黑色的？它混有太多的土质，用这种次品原料建造高标准的灯塔，不是开玩笑吗？"可是，时间已不允许他再调运优质石灰石了，史密顿只好将就着用这些劣质原料进行烧制。

  不料，史密顿却因祸得福。用这批石灰石烧出来的石灰，性能居然好得出奇，将石块黏结得从来没有过的结实。当监工官员将这出人意料的结果通知史密顿时，他惊喜得跳了起来。随即他又冷静下来，“这石灰中有名堂，要查一查。"史密顿马上对这些石灰进行了检验，结果发现这些石灰的确不纯，其中竟含有多达约20%的黏土。

  “看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。"史密顿后来就有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以煅烧，这种石灰性能果然理想。史密顿高高兴兴地对人讲了他的经验。

  史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。1820年前后，俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中zui著名的是用它来修复克里姆林宫的墙垣。

  “能不能使它的性能更好一些呢？"一位名叫亚斯普丁的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。他联想到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入火山灰的做法，因而产生了新的想法：火山灰是岩石高温熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是不是也跟火山灰差不多呢？

  亚斯普丁试了一下，效果果然不错。后来他又由此想到，煤高温燃烧后的煤渣、炼铁高炉里流出的经高温冶炼的矿渣可能也有类似的功能，经试验也证实了他的想法是对的。

  1824年，亚斯普丁在反复试验的基础上，总结出石灰、黏土、矿渣等各种原料之间的比例以及生产这种混合料的方法。亚斯普丁为他的这项发明申请了，用这项生产出来的便是今天被我们称为“水泥"的建筑材料。由于亚斯普丁的水泥在硬结后的颜色和强度，都和当时英国波特兰岛上所产的石材差不多，所以人们就称它为“波特兰水泥"。

  “波特兰水泥"zui早的一次大规模应用，是建造了穿越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开来，法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。现在，水泥已成为现代人类生活中*的物资了。