水泥：加水拌和成塑性漿體，能膠結砂、石等材料既能在空氣中硬化又能在水中硬化的粉末狀水硬性膠凝材料。舊時水泥又稱"洋灰"，是粉狀水硬性無機膠凝材料。加水攪拌後成漿體，能在空氣中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石、鋼筋等材料牢固地膠結在一起。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建築、水利、國防等工程。

一、水泥的生産曆史

1756年，英國工程師J.斯米頓在研究某些石灰在水中硬化的特性時發現：要獲得水硬性石灰，必須采用含有粘土的石灰石來燒制；用于水下建築的砌築砂漿，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。這個重要的發現為近代水泥的研制和發展奠定了理論基礎。

1796年，英國人J.帕克用泥灰岩燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥。因為它是采用天然泥灰岩作原料，不經配料直接燒制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于與水接觸的工程。

1813年，法國的土木技師畢加發現了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。

1824年，英國建築工人約瑟夫·阿斯譜丁發明了水泥并取得了波特蘭水泥的專利權。他用石灰石和粘土為原料，按一定比例配合後，在類似于燒石灰的立窯内煅燒成熟料，再經磨細制成水泥。因水泥硬化後的顔色與英格蘭島上波特蘭地方用于建築的石頭相似，被命名為波特蘭水泥。它具有優良的建築性能，在水泥史上具有劃時代意義。

1871年，日本開始建造水泥廠。

1877年，英國的克蘭普頓發明了回轉爐，并于1885年經蘭薩姆改革成更好的回轉爐。

1889年，中國河北唐山開平煤礦附近，設立了用立窯生産的唐山"細綿土"廠。1906年在該廠的基礎上建立了啟新洋灰公司，年産水泥4萬噸。

1893年，日本遠藤秀行和内海三貞二人發明了不怕海水的矽酸鹽水泥。

1907年，法國比埃利用鋁礦石的鐵礬土代替粘土，混合石灰岩燒制成了水泥。由于這種水泥含有大量的氧化鋁，所以叫做"礬土水泥"。

20世紀，人們在不斷改進波特蘭水泥性能的同時，研制成功了一批适用于特殊建築工程的水泥，如高鋁水泥，特種水泥等。全世界的水泥品種已發展到100多種。中國在1952年制訂了第一個全國統一标準，确定水泥生産以多品種多标号為原則，并将波特蘭水泥按其所含的主要礦物組成改稱為矽酸鹽水泥，後又改稱為矽酸鹽水泥至今。

二、水泥的分類

⒈ 按用途及性能分為：

(1) 通用水泥： 一般土木建築工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175-2007規定的六大類水泥。即：

矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和複合矽酸鹽水泥。

(2)專用水泥：專門用途的水泥。如：G級油井水泥，道路矽酸鹽水泥。

(3)特性水泥：某種性能比較突出的水泥。如：快硬矽酸鹽水泥、低熱礦渣矽酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、磷鋁酸鹽水泥和磷酸鹽水泥。

⒉ 按其主要水硬性物質名稱分為：

(1)矽酸鹽水泥，即國外通稱的波特蘭水泥。

(2)鋁酸鹽水泥；

(3)硫鋁酸鹽水泥；

(4)鐵鋁酸鹽水泥；

(5)氟鋁酸鹽水泥；

(6)磷酸鹽水泥；

(7) 以火山灰或潛在水硬性材料及其他活性材料為主要組分的水泥。

⒊ 按主要技術特性分為：

(1) 快硬性(水硬性)：分為快硬和特快硬兩類；

(2) 水化熱：分為中熱和低熱兩類；

(3) 抗硫酸鹽性：分中抗硫酸鹽腐蝕和高抗硫酸鹽腐蝕兩類；

(4) 膨脹性：分為膨脹和自應力兩類；

(5) 耐高溫性：鋁酸鹽水泥的耐高溫性以水泥中氧化鋁含量分級。

三、水泥的命名原則:

水泥的命名按不同類别分别以水泥的主要水硬性礦物、混合材料、用途和主要特性進行，力求簡明準确，名稱過長時，允許有簡稱。

通用水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以混合材料名稱或其他适當名稱命名。

專用水泥以其專門用途命名，可冠以不同型号。

特性水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以水泥的主要特性命名，可冠以不同型号或混合材料名稱。

以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥是以主要組成成分的名稱冠以活性材料的名稱進行命名，也可再冠以特性名稱，如石膏礦渣水泥、石灰火山灰水泥等。

四、水泥的種類

⒈ 矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高爐礦渣、适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為矽酸鹽水泥，分P.I和P.II，即國外通稱的波特蘭水泥。

⒉ 普通矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、6%-20%混合材料，适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通矽酸鹽水泥(簡稱普通水泥)，代号P.O。

⒊ 礦渣矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、20%-70%粒化高爐礦渣和适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣矽酸鹽水泥，代号P.S。

⒋ 火山灰質矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、20%-40%火山灰質混合材料和适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質矽酸鹽水泥，代号P.P。

⒌ 粉煤灰矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、20%-40%粉煤灰和适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰矽酸鹽水泥，代号P.F。

⒍ 複合矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料、20%-50%兩種或兩種以上規定的混合材料和适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為複合矽酸鹽水泥(簡稱複合水泥)，代号P.C。

⒎ 中熱矽酸鹽水泥：以适當成分的矽酸鹽水泥熟料、加入适量石膏磨細制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。

⒏ 低熱礦渣矽酸鹽水泥：以适當成分的矽酸鹽水泥熟料、加入适量石膏磨細制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。

⒐ 快硬矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料加入适量石膏，磨細制成早強度高的以3天抗壓強度表示标号的水泥。

⒑ 抗硫酸鹽矽酸鹽水泥：由矽酸鹽水泥熟料，加入适量石膏磨細制成的抗硫酸鹽腐蝕性能良好的水泥。

⒒ 白色矽酸鹽水泥：由氧化鐵含量少的矽酸鹽水泥熟料加入适量石膏，磨細制成的白色水泥。

⒓ 道路矽酸鹽水泥：由道路矽酸鹽水泥熟料，0%-10%活性混合材料和适量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路矽酸鹽水泥，(簡稱道路水泥)。

⒔ 砌築水泥：由活性混合材料，加入适量矽酸鹽水泥熟料和石膏，磨細制成主要用于砌築砂漿的低标号水泥。

⒕ 油井水泥：由适當礦物組成的矽酸鹽水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨細制成的适用于一定井溫條件下油、氣井固井工程用的水泥。

⒖ 石膏礦渣水泥：以粒化高爐礦渣為主要組分材料，加入适量石膏、矽酸鹽水泥熟料或石灰磨細制成的水泥。

五、水泥的主要技術指标

⒈ 主要技術指标

(1)比重與容重：标準水泥比重為3.1，容重通常采用1300公斤/立方米。

(2)細度：指水泥顆粒的粗細程度。顆粒越細，硬化得越快，早期強度也越高。

(3)凝結時間：水泥加水攪拌到開始凝結所需的時間稱初凝時間。從加水攪拌到凝結完成所需的時間稱終凝時間。矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥初凝時間不早于45分鐘，終凝時間不遲于6.5小時；火山灰水泥、粉煤灰水泥、複合矽酸鹽水泥終凝時間初凝在1-3h，而終凝為4-6小時。

(4)強度：水泥強度應符合國家标準。

(5)體積安定性：指水泥在硬化過程中體積變化的均勻性能。水泥中含雜質較多，會産生不均勻變形。

(6)水化熱：水泥與水作用會産生放熱反應，在水泥硬化過程中，不斷放出的熱量稱為水化熱。

(7)标準稠度：指水泥淨漿對标準試杆的沉入具有一定阻力時的稠度。

⒉ 六大水泥标準的主要内容

⑴ 水泥标号改為強度等級

六大水泥老标準實行以Kgf/cm2表示的水泥标号，如325、425、425R、525、525R等。

新标準實行以Mpa表示的強度等級，如32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等，使強度等級的數值與水泥28天抗壓強度指标的最低值相同。

新标準還統一規劃了中國水泥的強度等級：

矽酸鹽水泥分為三個等級6個類型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R；

普通矽酸鹽水泥分為二個等級4個類型，42.5、42.5R、52.5、52.5R；

礦渣矽酸鹽水泥、火山灰矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥分三個等級6個類型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R；

⑵ 強度齡期與各齡期強度指标設置

六大水泥新标準規定的水泥強度齡期均為3天、28天兩個齡期，每個齡期均有抗折與抗壓強度指标要求。

六、混凝土

混凝土，簡稱為“砼(tóng)”：是指由膠凝材料将集料膠結成整體的工程複合材料的統稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料；與水(加或不加外加劑和摻合料)按一定比例配合，經攪拌、成型、養護而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，它廣泛應用于土木工程。

⒈ 水泥凝結時間

水泥和水後将成為具有可塑性的半流體，經過一段時間後，水泥漿逐漸失去可塑性，并保持原來的形狀，這種現象叫做凝結(分為初凝及終凝)。随後即進入了硬化期，水泥的強度逐漸增加。

施工中要求水泥的凝結時間有一定的範圍。如果凝結過快，混凝土很快會失去流動性，從而影響振搗；如果凝結過慢，就會影響施工速度。因此，标準規定水泥的初凝時間和終凝時間應在一定範圍之内。

凝結時間的測定是采用标準稠度的水泥淨漿，在一定的溫度和濕度條件下進行。由加水時算起，至試針沉入淨漿中距底闆0.5-1. Omm時為止，所需時間為初凝時間，此時淨漿開始失去可塑性；至試針沉入淨漿中不超過1. Omm時為止，所需時間為終凝時間，此時淨漿完全失去可塑性而開始進入硬化期。

⒉ 安定性

水泥在硬化過程中，如果不産生不均勻的體積變形，沒有産生裂縫、彎曲等現象，則稱為體積安定性合格；如果水泥硬化後體積産生了不均勻變化，造成有害的膨脹，将使建築物開裂，甚至崩潰，則稱為安定性不合格。此種水泥不能在工程中使用。

如果水泥中含有過多的遊離氧化鈣或氧化鎂，特别是顆粒較粗，而且在工廠的存放時間又較短時，就會産生安定性不合格的現象。因為這種過火(1000℃以上)的氧化鈣與氧化鎂沒有完全經過充分熟化，本身水化很慢，在水泥凝結以後即在有水泥石約束的條件下才開始水化，産生體積膨脹後，就會形成開裂現象。此外，如果水泥中三氧化硫含量過多時，會生成硫鋁酸鈣，體積膨脹，也将造成安定性不良。

七、水泥的質量鑒别

⒈ "望"泥知優劣

首先，從外觀上看包裝質量。看是否采用了防潮性能好不易破損的複膜編織袋，标識是否清楚、齊全。通常，正規廠家出産的水泥應該标有以下内容:注冊商标、産地、生産許可證編号、執行标準、包裝日期、袋裝淨重、出廠編号、水泥品種等。其次，仔細觀察水泥的顔色。一般來講，水泥的正常顔色應呈灰白色，顔色過深或有變化有可能是其它雜質過多。

⒉ "聞"泥析品質

這裡的"聞"不是聞氣味，畢竟聞水泥對消費者是不安全的，這裡的"聞"是"聽"，聽商家介紹關于水泥的配料，從而來推斷水泥的品質。正規廠家在水泥的原料選擇上則十分嚴謹，生産出的水泥具有凝結時間适中、粘結強度高、耐久性好的特點。

⒊ "問"泥的來源

主要是詢問水泥的生産廠家和生産工藝，看其"出身"是否正規，生産工藝是否先進。當前，非法建材裝修市場上的水泥産品以小立窯工藝生産的居多，不但産品質量十分不穩定，也是環保的大敵；而一些專業大廠采用新型幹法旋窯生産，采用先進的計算機技術控制管理，能夠确保水泥産品質量穩定。

⒋ "切"泥知壽命

主要用手指來給水泥"号脈"，辨别其出廠時間的長短。水泥也有保質期，一般而言，超過出廠日期30天的水泥強度将有所下降。儲存三個月後的水泥其強度下降10%-20%，一年後降低25%-40%。能正常使用的水泥應無受潮結塊現象，優質水泥用手指撚水泥粉末，感到有顆粒細膩的感覺。包裝劣質的水泥，開口檢查會有受潮和結塊現象；劣質水泥用手指撚水泥粉末，有粗糙感，說明該水泥細度較粗、不正常，使用的時候強度低，黏性很差。

八、水泥的污染防治

水泥行業是我國繼電力、鋼鐵之後的第三大用煤大戶，水泥工業二氧化碳的排放量僅次于電力行業，礦山資源消耗與生态破壞問題突出的水泥業即将迎來新一輪淘汰潮。國家将通過水泥工業污染防治技術标準的收緊，全面削減水泥工業的污染物排放，化解水泥業産能過剩的問題。

水泥行業是重點污染行業，其顆粒物排放占全國顆粒物排放量的20-30%，二氧化硫排放占全國排放量的5%-6%，有些立窯生産中加入螢石以降低燒成熱耗，還造成周邊地區的氟污染。

我國水泥熟料平均燒成熱耗115千克标煤/噸，比國際先進水平高10%多。全國現有規模以上水泥生産企業約4000家，新型幹法水泥生産線1500多條。如果通過技術改造和監管到位，顆粒物排放減少50%，氮氧化物減少25%，每年可減少排污費約30萬元，相當于年噸水泥少交費0.15萬元，按全國水泥量18.6億噸計算，今後5年可減少排污費達13.95億元。同時減少了粉塵、二氧化硫、二氧化氮的污染，環境及社會效益巨大。

如果水泥行業能在今後五年内達到30%的原料/燃料替代率，則每年可減少二氧化碳排放2.8億噸，同時因降低化石燃料的使用而成本節省達3720億元，産生巨大的環保及經濟效益。

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