水泥

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水泥 是一种建筑材料，与水混合后会凝固硬化。水泥不常单独使用，而是用来与沙、砾等骨料混合使用。水泥与细致的骨料混合后形成砂浆（用来接合砖块），水泥与沙砾混合后形成混凝土。

水泥通常是无机的，主原料为石灰或硅酸钙。

水泥的种类繁多，按其矿物组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料或无熟料水泥等。而按其用途和性能又分为通用水泥、专用水泥和特种水泥三大类。

在每一品种的水泥中，又根据其胶结强度的大小，而分为若干强度等级。不同的水泥品种及强度等级，其性能也有较大差异。

## 历史

水泥的英文“cement”由拉丁文“caementum”演变而来，意指“碎石”。水泥的历史可追溯到古罗马时代，古罗马人在建筑时，会把石灰和火山灰混合起来成为建筑原料，这是水泥的起源。

1796年英国人詹姆士·帕加（James Parker）用泥灰岩烧制一种棕色水泥，称“罗马水泥”。1824年英国人约瑟·阿斯普丁（Joseph Aspdin）用石灰石和粘土烧制成水泥，命名为波特兰水泥，并取得专利权。波特兰水泥日后在水泥中取得绝对地位。

随着对建筑的要求越来越高，波特兰水泥不断改进，水泥种类已发展到100,000多种。

水泥早期也被叫做“士敏土”，是水泥的英文单词“cement”的音译。苏联作家写的长篇小说《水泥》被鲁迅推介给中国读者，这部小说当时被译为《士敏土》，“士敏土”就是水泥的音译。国共内战前的中国除了称呼水泥为“士敏土”外，吴语还音译作“水门汀”。而作为外来物品当时与本地的灰土相比较，北方官话广泛使用的名称是“洋灰”，粤语、闽南语、客家语等则称其为“红毛灰”、“红毛土”或“红毛泥”，香港就称之为“英泥”。另外因波特兰水泥这一品种最为常见，“波特兰”或“卜特兰”也常作为代称。

## 种类

- 氧氯水泥：以煅烧氧化镁和氯化镁制成。混合多种填充料，常用于粉饰外墙及地板。
- 硫水泥：由黏土或其他具黏着力之非溶性物质制成，通常会另加入硫、金属氧化物、二氧化硅或碳。可用于高温的涂层或覆盖物，也可用来密封缝隙和接合处。
- 高铝水泥：混合铝矾土制成，含有高比例氧化铝。其价值在于能快速定型与高强度属性比较。
- 沥青水泥：由石油炼制而成，除了沥青中天然存有的矿物之外，炼制程度要到没有水或杂质为止。沥青水泥中灰的含量少于百分之一。

### 水硬性水泥

水硬性水泥与水作用后会形成不会在水中分解的固体，可达到胶结作用，如：

- 波特兰水泥
- 胀性水泥：与水混合时会形成膏状，定型后体积会增大，比起波特兰水泥泥膏膨胀的程度大得多。用来弥补因收缩造成的体积变小，或用来增加钢筋的抗张压力。
- 熔渣水泥：以高炉熔渣颗粒和熟石灰共同磨碎而制成。
- 镁氧水泥：氧化镁与水的混合物，通常会另外加入石制灰有机纤维。用来遮盖如蒸气管及熔炉之类的物体。
- 日本水泥：用来建造雕塑的水泥。

### 非水硬性水泥

- 石灰膏
- 石制灰

## 生产过程

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水泥的生产，一般可分生料磨制、煅烧和水泥制成等三个工序。

生料磨制即石灰石和黏土等原料，进行磨机磨细之工序；煅烧即把已加工之原料放入窑；烧完后再经过粉磨，就成为水泥。

### 熟料

熟料是水泥制作过程中的一个中间产品，其原料主要是石灰石和黏土。石灰石、黏土等材料经过高温煅烧，形成颗粒状的小圆球即为水泥熟料。

天然水泥的制造方法：

将纯石灰石（碳酸钙）长时间加热，以除去其中所含有的二氧化碳产生氧化钙，其可在水中快速的溶解并放出大量热，且形成了在水中不固化的氢氧化钙，最后和空气中的二氧化碳结合成碳酸钙。像这种石灰石经过锻烧后，得到其中含20~35%的硅土和矾土的产物，即称为天然水泥。如果石灰石含有百分之二十五的黏土物质时，其经过锻烧后会形成不在水中分解且含有10~20%的硅土和矾土的产物，便称为水硬性石灰。

铝质水泥的制造：

铝质水泥是一种具抗硫酸盐特性且可快速硬化的水泥。铝质水泥是由石灰石和铁矾土混合物的锻烧，直到其熔解的产物。它快速硬化的性质，使得它特别适合于交通量频繁的道路修护。它的抗盐性也使得其可在曝晒于冰雪的道路使用。

波特兰水泥的制造：

它是水硬水泥的一种类型，而非品牌之名称。凡是由烧结物质所制得的水泥即为波特兰水泥。波特兰水泥的原料，基本上是含石灰的物质，如石灰石和泥灰、白垩石等，及含黏土的物质，如泥土、页岩和火山岩等。其成分的组成浓度必须非常精确，有时亦加入其他珍贵石类。

制作过程中，先引爆山上的石块以取得石灰块，然后将其打破、粉碎成精细的粉末。再和页岩、黏土或其他物质充分混合。此混合步骤可在采石场中进行。在干式的过程中所有的粉碎和混杂都是用干式的材料来做，最后的混合物是在碾碎机中完成的。接着在湿式过程中，最后的磨碎过程是在水泥浆中进行，混合物的制作是在磨碎机也在大桶中进行。在此两大过程中，最主要在控制最后供给烧炉的物件。泥浆被放入烧炉锻烧后，水分会先被蒸发掉。一些化合物在燃烧过程中会液化成各种圆形物，此即为波特兰水泥熔块。添料由烧炉的尾端进入冷却器中，再与石膏一起被磨成细粉状，即得波特兰水泥。

## 除英泥方法

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要去除红毛泥、水泥及英泥渍，一般清洁剂是不可能的，因为一般家居清洁剂都是属碱性的清洁剂，仅能消除油污、灰尘及普通污垢。而红毛泥、水泥及英泥是一种弱碱性物质，所以必需使用带酸性的洗涤剂才能把英泥渍去除。然而利用强酸或镪水可以洗去部分英泥渍，但是，原料使用时不方便、渗透力差并且危险，控制不佳时，可能将地板或砖面的光泽连英泥一并洗去。市面上有些酸性比较温和及专门针对英泥渍的除英泥渍剂可供使用。

## 产品

一般水泥厂的包装使用袋装、太空包袋与散装，也有厂商使用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或天然砂、海涂泥等一种或数种原料使用水泥为凝固剂，制作为水泥砖；或将水泥和砂、石混合倒入瓦片模型制作为水泥瓦。

## 用法与固化机制

水泥的主要用于混凝土制作。混凝土是水泥、砂和骨料的混合物，通过水泥的固化机制形成坚固的结构。水泥在建筑领域有广泛的应用，包括建造房屋、桥梁、道路等基础设施。

### 用法

- 混凝土制作：主要用于混凝土的制备，通过与砂和骨料的混合，形成坚固的建筑材料。
- 修补与翻新：用于修补破损的建筑表面，进行建筑翻新和维护工作。
- 砌筑：作为粘结剂，用于砖、砌块等建筑材料的粘结。
- 地基加固：在地基工程中使用以加固土壤，提高地基的稳定性。

### 固化机制

水泥与水发生水化反应，产生水化产物，使混凝土逐渐硬化。水泥中的硅酸盐与水发生反应，形成硅酸盐凝胶，增强混凝土的强度。钙矾石晶体在水泥中逐渐生长，促使混凝土逐渐固化和硬化。

## 工业废弃物回收

一份2016年的报告指水泥业的制作过程可以使用生活与工业废弃物作为水泥制程的原料与燃料，电子业的废光阻液、异丙醇及废溶剂，以及汽车业的废轮胎碎片，可以作为辅助燃料，另外也会有业者将氟化钙污泥、有机污泥、无机污泥、净水污泥、电厂煤灰、底灰、化铁炉炉渣、焚化炉底渣、废铸砂、废热煤油、工程废弃物、泥燃剂、碳酸钙废料、废压模胶、脱硫石膏、炼钢矿泥、炼钢转炉石、废弃土、石材污泥、铝渣等废弃物运用于水泥业生产，在台湾2014年的水泥业产量为12,340,220公吨，共回收事业废弃物1,352,128公斤，平均每公吨水泥回收109公斤事业废弃物。

### 法律与监管

“日本政府在《建筑基准法》中明文规定混凝土掺入氧化渣与还原渣后，不得用在建筑工程。”

## 世界水泥工业

2006年，据估计，中国生产了12.35亿吨水泥，占世界水泥总产量的44%。“受建筑支出缓慢但健康增长的推动，中国对水泥的需求预计将每年增长5.4%，2008年将超过10亿吨。中国的水泥消费量将占全球需求的44%，中国将在很大程度上保持全球最大的水泥消费国地位。”

2010年，全球消耗了33亿吨水泥。其中，中国占18亿吨.。

## 外部链接

- 焚化炉底渣转身“再生混凝土”入侵农田，重金属严重超标，环团：环保署大开后门