水泥发展史（一）世界水泥发展史水泥是建筑用胶凝材料，按化学组成可以分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫 铝酸盐水泥三大类硅酸盐水泥是普遍常用的水泥，又称波特兰水泥，铝酸盐水 泥和硫铝酸盐水泥是特种用途的水泥有人戏称水泥是建筑的“粮食”，在人类 文明中占有重要地位现在，全世界水泥产量已达20多亿吨，是现代社会不可 或缺的大宗产品水泥的发明是人类在长期生产实践中不断积累的结果，是在古 代建筑材料的基础上发展起来的经历了漫长的历史过程西方古代的建筑胶凝材料在水泥发明的数千年岁月中，西方最初采用黏土作胶凝材料古埃及人采用 尼罗河的泥浆砌筑未经煅烧的土砖为增加强度和减少收缩，在泥浆中还掺入砂 子和草用这种泥土建造的建筑物不耐水，经不住雨淋和河水冲刷，但在干燥地 区可保存许多年大约在公元前3000-2000年间，古埃及人开始采用煅烧石膏作建筑胶凝材 料，埃及古金字塔的建造中使用了煅烧石膏公元前30年，埃及并入罗马帝国 版图之前，古埃及人都是使用煅烧石膏来砌筑建筑物古希腊人与古埃及人不同，在建筑中所用胶凝材料是将石灰石经煅烧后而制 得的石灰公元前146年，罗马帝国吞并希腊，同时继承了希腊人生产和使用石 灰的传统。
罗马人使用石灰的反复是将石灰加水消解，与砂子混合成砂浆，然后 用此砂浆砌筑建筑物采用石灰砂浆的古罗马建筑，其中有些非常坚固，甚至保 留到现在古罗马人对石灰使用工艺进行改进，在石灰中不仅掺砂子，还掺磨细的火山 灰，在没有火山灰的地区，则掺入与火山灰具有同样效果的磨细碎砖这种砂浆 在强度和耐水性方面较“石灰一砂子”的二组分砂浆都有很大改善，用其砌筑的 普通建筑和水中建筑都较耐久有人将“石灰一火山灰一砂子”三组分砂浆称为 “罗马砂浆”罗马人制造砂浆的知识传播较广在古代法国和英国都曾普遍采用这种三组 分砂浆，用它砌筑各种建筑在欧洲建筑史上，“罗马砂浆”的应用延续了很长时间不过，在公元第9-11世纪，该砂浆技术几乎失传在这漫长的岁月中，砂浆采用的石灰是煅烧 不良的石灰石块，碎石也不磨细，质量很差到公元第12-14世纪这段时期， 石灰煅烧质量逐渐好转，碎砖和火山灰也已磨细，“罗马砂浆”质量恢复到原来 的水平二）中国水泥发展史中国古代的建筑胶凝材料中国建筑胶凝材料的发展有着自己的一个很长的历史过程白灰面”早在公元前5000-3000年的新石器时代的仰韶文化时期，就有人用“白灰 面”涂抹山洞、地穴的地面和四壁，使其变得光滑和坚硬。
白灰面”因呈白色 粉末状而得名，它由天然姜石磨细而成姜石是一种二氧化硅较高的石灰石块， 常夹在黄土中，是黄土中的钙质结核白灰面”是至今被发现的中国古代最早 的建树胶凝材料黄泥浆公元前16世纪的商代，地穴建筑迅速向木结构建筑发展此时除继续用“白 灰面”抹地以外，开始采用黄泥浆砌筑土坯墙在公元前403-221年的战国时 代，出现用草拌黄泥浆筑墙，还用它在土墙上衬砌墙面砖在中国建筑史上，“白 灰面”很早就被淘汰，而黄泥浆和草拌黄泥浆作为胶凝材料则一直沿用到近代社 会石灰公元前7世纪的周朝出现了石灰，周朝的石灰是用大蛤的外壳烧制而成蛤 壳主要成分是碳酸钙，它将煅烧到碳酸气全部逸出即成石灰《左传》中有记载: “成公二年（公元前635年）八月宋文公卒，始厚葬用蜃灰”蜃灰就是用蛤壳 烧制而成的石灰材料，在周朝就已发现他具有良好的吸湿防潮性能和胶凝性能 在崇尚厚葬的古代，在墓葬中将蜃灰作为胶凝材料来修筑陵墓等在明代《天工 开物》一书中有“烧砺房法的图示”，这说明蜃灰的生产和使用，自周朝开始到 明代仍未失传，在中国历史上流传了很长的时间到秦汉时代，除木结构建筑外，砖石结构建筑占重要地位砖石结构需要用优良性能的胶凝材料进行砌筑，这就促使石灰制造业迅速发 展，纷纷采用各地都能采集到的石灰石烧制石灰，石灰生产点应运而生。
那时， 石灰的使用方法是先将石灰与水混合制成石灰浆体，然后用浆体砌筑条石、砖墙 和砖石拱券以及粉刷墙面在汉代，石灰的应用已很普遍，采用石灰砌筑的砖石 结构能建造多层楼阁三合土在公元5世纪的中国南北朝时代，出现一种名叫“三合土”的建筑材料，它 由石灰、黏土和细砂所组成到明代，有石灰、陶粉和碎石组成的“三合土” 在清代，除石灰、黏土和细砂组成的“三合土”外，还有石灰、炉渣和砂子组成 的“三合土”清代《宫式石桥做法》一书中对“三合土”的配备作了说明：“灰 土即石灰与黄土之混合，或谓三合土”； “灰土按四六掺合，石灰四成，黄土六 成”以现代人眼光看，“三合土”也就是以石灰与黄土或其他火山灰质材料作 为胶凝材料，以细砂、碎石后炉渣作为填料的混凝土三合土”与罗马的三组 分砂浆，即“罗马砂浆”有许多类似之处石灰掺有机物的胶凝材料中国古代建筑胶凝材料发展中一个鲜明的特点是采用石灰掺有机物的胶凝 材料，如"石灰一糯米"，"石灰一桐油"，"石灰一血料"，"石灰一白芨"， 以及“石灰一糯米一明矶”等另外，在使用“三合土”时，掺入糯米和血料等 有机物用有机物拌和“三合土”作建筑物的工法，在史料中屡有所见明代《天工 开物》一书中记载：“用以襄墓及贮水池则灰一分入河砂，黄土二分，用糯米、 羊桃藤汁和匀，经筑坚固，永不隳坏，名曰三合土”。
在中国建筑史上看到，清 康熙乾隆年间，北京卢沟桥南北岸，用糯米汁拌“三合土”建筑河堤数里，使北 京南郊从此免去水患之害在石桥建筑史中记载，用糯米和牛血拌“三合土”砌 筑石桥，凝固后与花岗石一样坚固糯米汁拌“三合土”的建筑物非常坚硬，还 有韧性，用铁镐刨时会迸发出火星，有的甚至要用火药才能炸开中国历史悠久，在人类文明创造过程中有过辉煌成就，作出过重要贡献英 国著名科学家史学家李约瑟在《中国科学技术史》一书中写道：“在公元3世纪 到13世纪之间，中国保持这西方国家所望尘莫及的科学知识水平”；“中国的 那些发明和发现远远超过同时代的欧洲，特别是杂15世纪之前更是如此”中 国古代建筑胶凝材料发展的过程是，从“白灰面”和黄泥浆起步，发展到石灰和 “三合土”，进而发展到石灰掺有机物的胶凝材料从这段历史进程可以得出与 科学史学家李约瑟相似的结论，中国古代建筑胶凝材料有过自己辉煌的历史，在 与西方古代建筑胶凝材料基本同步发展的过程中，由于广泛采用石灰与有机物相 结合的胶凝材料而显得略高一筹然而，近几个世纪以来中国落后了，尤其是到清朝乾隆年间末期，即18世 纪末期以后，科学技术与西方差距愈来愈大中国古代建筑胶凝材料的发展，到 达石灰掺有机物的胶凝材料阶段后就停止不前，未能在此基点上跨出一步。
西方 古代建筑胶凝材料则在“罗马砂浆”的基础上继续发展，朝着现代水泥的方向不 断提高，最终发明水泥三)现代水泥发展史现代水泥的发明有一个渐进的过程，并不是一蹴而就的水硬性石灰1756年，史密顿在建造灯塔的过程中，研究了 “石灰一火山灰一砂子”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 (Eddystone )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1796年，英国人派克(J. Parker)将称为Sepa Tria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”(Roman Cement)，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”所取代差不多在“罗马水泥”生产的同时期，法国人采用Boulogne地区的化学成 分接近现代水泥成分的泥灰岩也制造出水泥这种与现代恚怒化学成分接近的天 然泥灰岩称为水泥灰岩，用此灰岩制成的水泥则称为天然水泥美国人用 Rosendale和Louisville地区的水泥灰岩也制成了天然水泥在19世纪80年 代及以后的很长一段时间里，天然水泥在美国得到广泛应用，在建筑业中曾占很 重要的地位英国水泥英国人福斯特(J. Foster)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”(British Cement)，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“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 程中也是有贡献的波特兰水(硅酸盐水泥)1824年10月21日，英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯谱丁(J. Aspdin) 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 发明人他的专利证书上叙述的“波特兰水泥”制造方法是：“把石灰石捣成细粉， 配合一定量的黏土，掺水后以人工或机械搅和均匀成泥浆置泥浆于盘上，加热 干燥将干料打击成块，然后装入石灰窑煅烧，烧全石灰石内碳酸气完全逸出 煅烧后的烧块在将其冷却和打碎磨细，制成水泥使用水泥时加入少量水分，拌 和成适当稠度的砂浆，可应用于各种不同的工作场合该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”18世纪的欧洲发生了人类历史上第一次工业革命，推动了西方各国社会经 济的迅猛向前，建筑胶凝材料的发展步伐也随之加快西方国家在“罗马砂浆” 的基础上，1756年发现水硬性石灰；1796年发明“罗马水泥”以及类似的天然 水泥；1822年出现“英国水泥”；1824年英国政府发布第一个“波特兰水泥” 专利当代建筑“粮食”一一“波特兰水泥”(硅酸盐水泥)就这样在西方徐徐 诞生，同时踏上了不断改进的征途。
水泥的发明是一个渐进的过程水泥生产技术随着社会生产力发展，也有一 个不断进步、成熟和完善的过程今天，人们把水泥的生产过程形象的概括为“二 磨一烧”，即按一定比例配合的原料，先经粉磨制成生料，再在窑内烧成熟料， 最后通过粉磨制成水泥水泥生产降低电耗的措施水泥由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料然 后进行煅烧，一般温度在1450度左右，煅烧后的产物叫熟料然后将熟料和石 膏一起磨细，按比例混合，才称之为水泥这时候的水泥叫普通硅酸盐水泥水泥一般分普通硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和特殊水泥掺混合 材料的硅酸盐水泥是在普通硅酸盐水泥里按比例和一定的加工程序加入其他物 质以达到特殊效果，如矿渣水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复 合硅酸盐水泥等等这些水泥的原料就比原来的普通硅酸盐水泥要多一些活性混 合材料或非活性混合材料特殊水泥在材料阶段和制作工艺上有些不同，如高铝水泥（铝酸盐水泥）的材 料是铝矶土、石灰石经过煅烧得到熟料，然后磨细成为铝酸盐水泥的其他有一些特性水泥用途较小，如白色水泥，主要用于装饰工程，材料是纯 高岭土、纯石英砂、纯石灰石，在合适的温度煅烧成熟料。
水泥：煅烧石灰石：CaCO3 = CaO + CO2 制造水泥的主要原料是粘土和石灰石 水泥主要成分：3CaO・SiO2 2CaO・SiO23CaO・。