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1、一水泥的历史大地湾发现“原始水泥”我国学者认为，生活在我国甘肃省天水市秦安县大地湾一带、距今10000 年至 5000 年前的大地湾先民们，最先发明并最早使用了水泥。大地湾新石器时代遗址位于甘肃省天水市秦安县五营乡的邵店村，该遗址全面揭示了甘肃东部地区仰韶文化的面貌，被誉为陇原第一村。考古工作者曾在这里清理出距今78004800 年的新石器时代房屋遗址241 座。其数量之多，保存状况之好，延续时间之长，文化内涵之富， 均为全国罕见， 堪称中华原始建筑博物馆，为研究中国式古建筑的起源提供了宝贵的实物依据。其中让世界震惊的是在大地湾的建筑群中，人们发现了世界上最早的“水泥”“原始水泥”。大地湾也因
2、此创造了一项世界奇迹。综观大地湾遗址各文化层房址，室内地面各有特点：前仰韶期（距今78007300 年），室内居住面没有装饰，地面不平整，仅为长期踩踏而成的硬面；仰韶文化早期（距今65006000 年），室内居住面普遍出现了以单层或多层草泥铺设平整地面的情况；仰韶文化中期（距今 59005500 年），大部分房屋室内居住面以草泥为基础，其上又增设了一层坚实、防潮的白灰或料礓石表层，个别房屋还以红色赤铁矿粉涂抹地面和四壁作装饰；仰韶文化晚期（距今55005000 年），以编号为F901 的房址为典型代表，料礓石（或白灰）地面的工艺技术已达到了高度完善的程度，并远远超出了平整地面、隔水防潮的实用功
3、能范畴，明显具备了建筑装饰艺术的特点。F901 房址为一座大型原始礼仪性殿堂，建筑总面积为420 平方米。整个大厅室内130多平方米的居住面表层坚硬、平整、 色泽光亮， 外观极象现代水泥。经专家测定其强度相当于现代 100 号水泥，被誉为“原始水泥”。那么， 5000 年前大地湾人是如何发明、制作和使用“混凝土”的呢？专家们经过20 多年的研究后发现，所谓的大地湾“混凝土”地面，其实就是古人专家认为打磨石器过程中产生的碎石粉未与水、沙混合后的凝结物。专家认为， 大地湾“混凝土”的发明其实来源于古人打磨石器中的经验总结。”大地湾出土器物以磨制石器居多，大地湾人在打磨石器时，不断有碎石和粉未产生，
4、为了防止磨擦发热和钻孔时打滑，他们不断地往石器上加水和沙子，无意间， 石粉、 沙子和水自然混合产生了凝结原始“混凝土”可能就这样被偶然发明了。聪明的大地湾人很快掌握了这一原始“混凝土”制作技术，并开始在建筑中利用，人们在大地湾发现的灰青色坚硬光滑地面，就是这一技术的结晶。由于原料丰富， 制作原理简单，这一“混凝土”制作技术还被后人继承下来，并流传至今。总之，大地湾新石器时代房屋遗址中的“原始水泥”地面装饰工艺，是大地湾先民们的一项重大发明创造。它标志着远古人类在与大自然的长期抗争中，在居室环境改善和美化方面所取得的突破性进展，也是人类建筑史上室内装饰艺术的肇端，对后世的建筑艺术有着深远的影响。
5、现代水泥的产生前奏18 世纪中叶，英国航海业已较发达，但船只触礁和撞滩等海难事故频繁发生。为避免海难事故， 采用灯塔进行导航。当时英国建造灯塔的材料有两种：木材和“罗马砂浆”。然而，木材易燃， 遇海水易腐烂； “罗马砂浆”虽然有一定耐水性能，但尚经不住海水的腐蚀和冲刷。 由于材料在海水中不耐久，所以灯塔经常损坏，船只无法安全航行，迅速发展的航运业遇到重大障碍。为解决航运安全问题，寻找抗海水侵蚀材料和建造耐久的灯塔成为18世纪 50 年代英国经济发展中的当务之急。对此，英国国会不惜重金，礼聘人才。被尊称为英国土木之父的工程师史密顿应聘承担建设灯塔的任务。1756 年，史密顿在建造灯塔的过程中，研
6、究了“石灰火山灰砂子”三组分砂浆中不同石灰石对砂浆性能的影响，发现含有黏土的石灰石，经煅烧和细磨处理后，加水制成的砂浆能慢慢硬化，在海水中的强度较“罗马砂浆”高很多，能耐海水的冲刷。史密顿使用新发现的砂浆建造了举世闻名的普利茅斯港的漩岩大灯塔。用含黏土、 石灰石制成的石灰被成为水硬性石灰。史密顿的这一发现是水泥发明过程中知识积累的一大飞跃，不仅对英国航海业做出了贡献，也对“波特兰水泥”的发明起到了重要作用。 然而， 史密顿研究成功的水硬性石灰，并未获得广泛应用，当时大量使用的仍是石灰、火山灰和砂子组成的“罗马砂浆”。“罗马水泥”是1796 年前后由英国人派克发明的。佩克将称为Sepa Tria
7、的黏土质石灰岩， 磨细后制成料球，在高于烧石灰的温度下煅烧，然后进行磨细制成水泥。派克称这种水泥为“罗马水泥”，并取得了该水泥的专利权。“罗马水泥”凝结较快，可用于与水接触的工程，在英国曾得到广泛应用，一直沿用到被“波特兰水泥”所取代。另一个英国人福斯特也是一位致力于水泥的研究者。他将两份重量白垩和一份重量黏土混合后加水湿磨成泥浆，送入料槽进行沉淀，置沉淀物于大气中干燥，然后放入石灰窑中煅烧，温度以料子中碳酸气完全挥发为准，烧成产品呈浅黄色，冷却后细磨成水泥。福斯特称该水泥为“英国水泥”，于1822 年 10 月 22 日获得英国第4679 号专利。“英国水泥”由于煅烧温度较低，其质量明显不及
8、“罗马水泥”，所以售价较低， 销售量不大。 这种水泥虽然未能被大量推广，但其制造方法已是近代水泥制造的雏型，是水泥知识积累中的又一次重大飞跃。福斯特在现代水泥的发明过程中也是有贡献的。（真正具有现代水泥基本特性的水泥是由漂泊到英国利兹城的泥水匠阿斯谱丁发明的,1824年 10 月 21 日，阿斯谱丁获得英国第5022 号的“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。“波特兰水泥”水化硬化后的颜色类似英国波特兰地区建筑用石料的颜色，所以被称为“波特兰水泥”。阿斯谱丁和他的儿子长期对“波特兰水泥”生产方法保密，采取了各种保密措施：在工厂周围建筑高墙，未经他们父子许可，任何人不得进入工
9、厂；工人不准到自己工作岗位以外的地段走动；为制造假象，经常用盘子盛着硫酸铜或其他粉料，在装窑时将其撒在干料上。阿斯谱丁专利证书上所叙述的“波特兰水泥”制造方法，与福斯特的“英国水泥”并无根本差别， 煅烧温度都是以物料中碳酸气完全挥发为准。根据水泥生产一般常识，在该温度条件下制成的“波特兰水泥”，其质量不可能优于“英国水泥”。然而在市场上“波特兰水泥”的竞争力大于“英国水泥”。1838 年重建泰晤士河隧道工程时，“波特兰水泥”价格比“英国水泥”要高很多，但业主还是选用了“波特兰水泥”。很明显， 阿斯谱丁出于保密原因在专利证书上并未把“波特兰水泥”生产技术都写出来，他实际掌握的水泥生产知识比专利证
10、书上表明的要多。阿斯谱丁在工程生产中一定采用过较高煅烧温度，否则水泥硬化后不会具有波特兰地区石料那样的颜色，其产品也不可能有那样高的竞争力。不过，根据专利证书所载内容和有关资料，阿斯谱丁未能掌握“波特兰水泥”确切的烧成温度和正确的原料配比。因此他的工厂生产出的产品质量很不稳定，甚至造成有些建筑物因水泥质量问题而倒塌。在英国， 与阿斯谱丁同一时代的另一位水泥研究天才是强生。他是英国天鹅谷怀特公司经理，专门研究“罗马水泥”和“英国水泥”。1845 年，强生在实验中一次偶然的机会发现，煅烧到含有一定数量玻璃体的水泥烧块，经磨细后具有非常好的水硬性。另外还发现，在烧成物中含有石灰会使水泥硬化后开裂。根
11、据这些意外的发现，强生确定了水泥制造的两个基本条件： 第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈黑绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿斯谱丁无法解决的质量不稳定问题。从此， 现代水泥生产的基本参数已被发现。1909 年，强生98 岁高龄时，向英国政府提出申诉，说他于1845 年制成的水泥才是真正的“波特兰水泥”，阿斯谱丁并未做出质量稳定的水泥，不能称他为“波特兰水泥”的发明者。 然而， 英国政府没有同意强生的申诉，仍旧维持阿斯谱丁具有“波特兰水泥”专利权的决定。 英国和德国的同行们对强生的工作有很
12、高评价，认为他对“波特兰水泥”的发明做出了不可磨灭的重要贡献。( 水泥生产工艺流程步骤1、破碎及预均化（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高， 因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。（2）原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中， 运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。2、生料制备水泥生产过程中，每生产 1 吨硅酸盐水泥至少要粉磨3 吨物料（包括各种原料、 燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂
13、动力的60% 以上，其中生料粉磨占30% 以上，煤磨占约3% ，水泥粉磨约占40% 。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。3、生料均化新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。4、预热分解把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快， 热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降
14、低熟料烧成热耗的目的。（1）物料分散换热 80% 在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。（2）气固分离当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管） 之间的环状空间内做旋转流动， 并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。（3）预分解预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置， 使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率
15、提高到90% 以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、 换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。4、水泥熟料的烧成生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的、 、 等矿物。随着物料温度升高近时， 、 、 等矿物会变成液相，溶解于液相中的和 进行反应生成大量（熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。5、水泥粉磨水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。6、水泥包装水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。
