בשנת 1756, הוטל על ג'ון סמיתון (John Smeaton) להקים מגדלור חדש ב- Eddyston Rock, תחת הקודם שעלה באש; סמיתון עשה מחקר למציאת חומר בנייה שיתאים לתנאים הקשים להם נחשף מבנה מגדלור. ההמלצות לתערובת בימיו היו: שני חלקים סיד, חלק אחד קרקע בעלת תכונות פוצולאניות, ומעט מים. מאחר שלא היה שבע רצון מהתוצאות, החל לחפש את חומר המליטה המתאים ביותר על ידי טבילת כדור מלט לאחר שעבר התקשרות במים, ובחינת עמידות המלט המתגבש. הוא בחן מגוון חומרים פוצולאנים טבעיים ומלאכותיים. התוצאה הטובה ביותר התקבלה מסיד ממקור אבן גיר המכילה אחוז חרסית גבוה. הסיד שהוכן מאבן גיר חרסיתית זו נקרא גם "סיד הידראולי", מהיותו מתגבש במהירות במגע עם מים (בניגוד לסיד ה"רגיל").
חומר המליטה שנבחר לבניית המגדלור הורכב מחלקים שווים של סיד הידראולי ופוצולאנה טבעית. המגדלור הוקם בשנת 1759, והתנשא לגובה של 22 מטר. בשנת 1882 המבנה הוחלף במגדלור חדש והמקורי הישן פורק והורכב מחדש בפלימות'.
למרות הצלחתו של סמיתון, השימוש בסיד הידראולי לא קנה לו אחיזה. ב-1796, נרשם פטנט באנגליה על "צמנט רומי" (כשם מותג מסחרי, השונה מהצמנט הרומי המקורי) שהוא למעשה סיד הידראולי מאבן גירנית עשירה בחרסית (חוואר). הצמנט בהמצאה זו, היה צמנט מהיר התקשרות, ולכן היה שימושי בעבודות באזורי גאות ושפל, נמלים, סכרים ותעלות. 'צמנט-רומי' המומצא, היה הצמנט העיקרי בשימוש עד שב-1850 צמנט פורטלנד החל להחליפו בהדרגה.
החוקר הצרפתי ויקה יצר סיד הידראולי מלאכותי על ידי קלייה של גיר מעורב בחרסית שנטחנו יחדיו, בתהליך דומה לזה ששימש לייצור צמנט פורטלנד בעבר. במהלך המחצית הראשונה של המאה ה-19 נרשמו פטנטים רבים לצמנטים שונים המבוססים על סיד הידראולי. מתוכם, רק פטנט אחד זכה לפרסום רב, "צמנט פורטלנד", פטנט (אנגלי) "מספר 5022" מה-21 באוקטובר 1824, בידי יוסף אספדין (Joseph Aspdin). השם "צמנט פורטלנד" ניתן על מנת לרמוז לאבן פורטלנד שהייתה ידועה באנגליה בתכונת החוזק שלה. בדומה לויקה, אספדין עירב חרסית וגיר טחון, וקלה אותם יחד ליצירת סיד הידראולי. למעשה, לא היה כל חידוש בפטנט של אספדין, אך השימוש בשם "צמנט פורטלנד" הקנה לו חזקה לשימוש מסחרי במותג זה.
בנו הצעיר של יוסף אספדין, ויליאם, הקים עם שותפים חברה מתחרה לייצור צמנט בלונדון ב-1843. ויליאם גילה שתוצר קליית גיר מעורב בחרסית, (קלינקר), שנשרף ברמות חום גבוהות יותר מפיק צמנט בעל איכות וחוזק טובים בהרבה. ויליאם מעולם לא הגן על הפיתוח שלו בפטנט, ועד סוף ימיו טען שהפטנט היחיד הרלוונטי לצמנט הוא הפטנט שנרשם על ידי אביו. בדיקות מטלוגרפיות של שרידי קלינקר ארכאולוגיים מתנור ששימש את ויליאם אספדין גילו בליט ואליט שהם המרכיבים העיקריים בקלינקר של צמנט פורטלנד מודרני.
מנהל המפעל המתחרה, י.צ. ג'ונסון, גילה שקלייה של חומרי הגלם בטמפרטורה גבוהה יותר, יוצרת צמנט חזק בהרבה, אך מתגבש לאט יותר. ג'ונסון התקשה למצוא את יחסי החומרים האופטימלים. ב-1851, ג'והנסון עזב את מעסיקו וקנה את מפעל הצמנט שננטש על ידי ויליאם אספדין. הצמנט המשובח שיצר במפעל החדש נמכר במחיר כפול.
המעבר לכבשן סובב רציף, המצאתו של תומאס קרמפטון מ-1877, היה הצעד הטכנולוגי הבא לשיפור הצמנט, יעילות הייצור שלו ובקרת האיכות. בעיות רבות נתגלו סביב הפעלת כבשן זה, ופיתוחו נמשך עד סוף המאה ה-19. ב-1898, בארצות הברית נבנה הכבשן הסובב הראשון שעבד כמעט ללא תקלות, וב-1900 נבנו באנגליה שישה כבשנים כאלה שעבדו ברצף זה אחר זה. הכבשנים הסובבים הראשונים שימשו בעיקר לתפוקה אחידה, ופחות לשם הגברת התפוקה.
התקדמות טכנולוגית נוספת, בייצור צמנט, בשלהי המאה ה-19 הייתה השימוש במטחנת כדורים, שאיפשר ייצור צמנט בעל חוזק מוקדם גבוה יותר, ופתרה את בעיית ההתקשרות המהירה של הטריקלציום אלומינט (C3A), בעקבות טחינה דקה של הקלינקר. כדי לעכב את התקשרות הטריקלציום אלומינט, מוסיפים לצמנט (בתהליך הייצור) סולפט, בדרך כלל בצורה של גבס. הסולפט מגיב עם הטריקלציום אלומינט ליצירת אטרינגיט. האטרינגיט מכסה את גבישי הטריקלציום אלומינט ומאט את קצב ההידרציה שלהם.
במהלך המאה ה-20, חוזקו של צמנט פורטלנד הכפיל את עצמו פי חמישה, פחות או יותר. במהלך עשרות השנים האחרונות, נכנסו שיפורים נוספים בטכנולוגיית הייצור של הצמנט, ובכימיה של צמנטים מעורבים. מרבית התעשייה עברה לתהליכי ייצור יבשים, שהם חסכוניים יותר באנרגיה. שיטת טחינה חדשה - "מטחנת גלילים" - הולכת ותופסת בהדרגה את מקומן של מטחנות הכדורים. מטחנת גלילים מאפשרת שליטה טובה יותר של דוק הטחינה, והיא חסכונית יותר באנרגיה.
צמנטים מעורבים המכילים אחוזים גבוהים של תוצרי לוואי מתעשיות אחרות, הם אחד הכיוונים העיקריים בפיתוח צמנט בחצי המאה האחרונה. אפר פחם מתחנות כוח, המהווה חומר פסולת זול שמעוניינים להיפטר מהם באופן שאינו מזיק, וכך גם אפר מבערה של תוצרים חקלאיים, כמו קליפות אורז וקנה סוכר סחוט, ואפר ממקורות אחרים הם תוספים פוצלנים, ולפעמים חומרים בעלי תכונות מליטה משל עצמם, שיכולים להחליף אחוז ניכר מהצמנט בצמנט-פורטלנד מעורב.
מיקרו-סיליקה, שהיא תוצר לוואי של ייצור סיליקון לתעשיית האלקטרוניקה והפלדה, משמשת אף היא כתוסף פוצלני לייצור בטונים חזקים במיוחד או עמידים במיוחד. סיגים טחונים מתהליך ייצור הברזל הם חומר מליטה, כשלעצמו בעל קצב הידרציה איטי ביותר, אבל כשמערבבים אותם עם חומר בסיסי כגון צמנט פורטלנד, קצב ההידרציה שלהם גדל, והם מקנים לבטון עמידות גבוהה כנגד תנאי הסביבה המאכלים. הכללה של חומרים אלו בתערובת הצמנט, מוזילה את הצמנט, מורידה את האנרגיה הדרושה לייצורו, ופותרת בעיות סביבתיות על ידי שימוש בפסולת כחומר גלם.
ייצור צמנט.
את ייצור הצמנט ניתן לחלק לשני שלבים: ייצור קלינקר או סיגים, טחינה וערבוב.
ייצור קלינקר.
חומרי הגלם לייצור הקלינקר הם אבן גיר, חול קוורצי וחרסית. אבן הגיר מהווה מקור לסידן (Ca). החול מהווה מקור לצורן (Si). והחרסית מהווה מקור לחמרן (Al). מאחר שהחרסית איננה מינרל נקי, היא מכילה גם ברזל (Fe).
את חומרי הגלם טוחנים, ולאחר מכן קולים. במתקנים חדשים, הקליה מורכבת ממספר שלבים, המאפשרים מעבר חום בין תוצרי הקליה וגזי הפליטה לבין חומרי הגלם הנפרדים, ובכך מתייעל התהליך. עיקר הקליה מתבצעת בכבשן סובב. כבשן זה הוא למעשה צינור ארוך ורחב הסובב על צירו, ובעל שיפוע מתון היורד לכיוון היציאה. הצינור מצופה מצידו הפנימי בלבנים קרמיות מבודדות, המגנות עליו מהחום בצידו הפנימי, ומונעות בזבוז אנרגיה לסביבה. במרכז הצינור, בצד היציאה מהכבשן, מתבצעת בעירה של חומר דלק, כגון אבקת פחם או מזוט, המהווה את מקור החום לקליה. חומרי הגלם נכנסים מצידו הגבוה של הכבשן ונעים בהדרגה לכיוון היציאה. הטמפרטורה בכבשן נעה בין C° 1,400 ל-C° 1,640. כשחומרי הגלם מתחממים, קורים מספר תהליכים.
ראשית, חומרי הגלם מאבדים את מי המבנה שלהם. בשלב הבא, הגיר מתפרק לדו תחמוצת הפחמן ולסיד שרוף (תחמוצת הסידן - CaO). תהליך זה מתחיל כבר ב-C° 600, אבל מתרחש בצורה יעילה בין C° 800 ל-C° 1,200. בשלב זה, חומרי הגלם עדיין במצב מוצק. כאשר הטמפרטורה בסביבות C° 1,400, תחמוצות החמרן והברזל הופכות לנוזלים צמיגים. טמפרטורה זו נקראת טמפרטורת הבציקה. מעבר פאזה זה מתאפשר הודות לסביבה הבסיסית אותה מספק הסיד השרוף. ללא נוכחות הסיד, חומרים אלה היו נשארים מוצקים, כפי שקורה בהכנת קרמיקה. בסביבה הנוזלית, התהליכים הכימים מתרחשים בקצב גבוה יותר, והסיד מגיב עם תחמוצות הצורן ליצירת אליט ובליט, שהם מרכיבי הקלינקר העיקריים. ככל שטמפרטורת הכבשן עולה, כך נוצר יותר אליט. הבצק הצמיג של הפזות הנוזליות והמוצקות בקלינקר מתכדרר בתנועה הסיבובית של הכבשן.
הקלינקר יוצא מהכבשן בצורת אגרגטים בגודל של מספר מילמטרים עד מספר סנטימטרים. כשהקלינקר יוצא מהכבשן הוא מקורר במהירות בזרם אוויר חזק, ועובר לאחסון או ישירות לטחינה.
ייצור סיגים.
הסיגים הם תוצר לוואי של תעשיית הפלדה. בתהליך ייצור הפלדה, משתמשים בסיד על-מנת לספוג "מזהמים" מתוך הפלדה המומסת. הסיד סופג את תחמוצות החמרן והצורן שבפלדה, ומזהמים נוספים. מכיוון שמשקלו הסגולי של הסיד קטן בהרבה ממשקלה הסגולי של הפלדה, הסיד שספג את המזהמים צף על-גבי הפלדה, וניתן להפרידו בקלות. תערובת הסיד עם ה"מזהמים" בעלת הרכב אטומים דומה לזה של הקלינקר, אך הרכב מינרלוגי שונה. תערובת זו היא למעשה הסיגים. כדי שלתערובת יהיו תכונות של חומר מליטה, יש לקרר אותה במהירות. לרוב, מרסקים את הסיגים לגודל של מספר מילימטרים ומקררים אותם במים.
טחינה וערבוב.
הסיגים והקלינקר, כמו שהם, כמעט שאינם מגיבים עם מים. הסיבה לכך היא שהתגובה עם המים מתבצעת רק על שטח הפנים, ושטח הפנים המתקבל אינו גדול. על-מנת שיהיה ניתן להשתמש בהם כחומר מליטה, יש לטחון אותם לאבקה דקה. דקות הטחינה מבוטאת בשטח הפנים הסגולי, כלומר בשטח הפנים ליחידת משקל. שטח פנים סגולי אופייני של צמנט נע מ 300 עד 600 מ"ר לק"ג. ככל שדקות הטחינה גדולה יותר, כך העבידות וקצב ההידרציה יהיו גדולים יותר. צמנט פורטלנד, העשוי ברובו מקלינקר, נטחן לדקות נמוכה מזו של צמנט סיגים. זאת מכיוון שקצב ההידרציה הסגולי של הסיגים קטן יותר, ויש לפצות על-כך על ידי הגדלת שטח הפנים. שטח פנים גדול מאוד, גם הוא אינו רצוי, שכן הוא יגרום לצמנט להתקשר מהר מידי.