波特蘭水泥

普通硅酸鹽水泥或普通波特蘭水泥指硅酸鹽水泥含有5~20%的活性混合材。更高混合材含量（大於20%）的硅酸鹽水泥，水泥名稱包含混合材名稱，例如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、複合硅酸鹽水泥徠（含兩種以上混合材）。

硅酸鹽水泥熟料的主要成分為硅酸三鈣3CaO·SiO2，硅酸二鈣2CaO·SiO2，鋁酸三鈣3CaO·Al2O3和鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3。當與水混合時，發生複雜的物理和化學反應，稱為水合(hydrate)。從水泥加水拌合后，成為具有可塑性的水泥漿，到水泥漿逐漸變稠失去塑性但尚未具有強度，這一過程稱為“凝結”。隨後產生明顯的強度並逐漸發展成堅硬的水泥石，這一過程稱為硬化(harden)。凝結和硬化是人為劃分的，實際上是一個連續的物理化學變化過程。

1756年，英國海峽群島上的一座燈塔，突然失火燒毀了。這真要命，要知道這可是英吉利海峽南端最重要的燈塔，沒有了它，要影響無數船隻的航行。英國政府命令工程師史密頓用最快的速度重建這座燈塔。

史密頓立即通知將石灰石運往燈塔所在的小島，以便燒成石灰后將島上產的石頭黏合起來重砌燈塔。由於史密頓多次完成過類似的工程，對如期完成重建任務充滿信心。

兩星期後，石灰石運到了，史密頓興沖沖地趕到卸料碼頭。當他見到這些越山跨海送來的石灰石時，不由失聲驚叫起來：“真倒霉，這石頭怎麼是帶有黑色的？它混有太多的土質，用這種次品原料建造高標準的燈塔，不是開玩笑嗎？”可是，時間已不允許他再調運優質石灰石了，史密頓只好將就著用這些劣質原料進行燒制。

不料，史密頓卻因禍得福。用這批石灰石燒出來的石灰，性能居然好得出奇，將石塊黏結得從來沒有過的結實。當監工官員將這出人意料的結果通知史密頓時，他驚喜得跳了起來。隨即他又冷靜下來，“這石灰中有名堂，要查一查。”史密頓馬上對這些石灰進行了檢驗，結果發現這些石灰的確不純，其中竟含有多達約20%的黏土。

“看來，正是這些被視為雜質的黏土起了好的作用。”史密頓後來就有意識地把黏土同石灰石適當地配合加以煅燒，這種石灰性能果然理想。史密頓高高興興地對人講了他的經驗。

史密頓的做法很快傳遍歐洲各國，引起了許多人的興趣，人們仿效此法去煅燒也都獲得了成功。1820年前後，俄國建築師契利耶夫在莫斯科地區從事建築施工時，就用這種方法燒石灰，造了好些建築物，其中最著名的是用它來修復克里姆林宮的牆垣。

“能不能使它的性能更好一些呢？”一位名叫亞斯普丁的英國工匠企圖對史密頓的發明進行改進。他聯想到古羅馬人為增強石灰的黏結力，曾在石灰中加入火山灰的做法，因而產生了新的想法：火山灰是岩石高溫熔燒后的產物，那麼，把陶器、磚瓦的屑片磨成細粉，是不是也跟火山灰差不多呢？

亞斯普丁試了一下，效果果然不錯。後來他又由此想到，煤高溫燃燒后的煤渣、煉鐵高爐里流出的經高溫冶鍊的礦渣可能也有類似的功能，經試驗也證實了他的想法是對的。

1824年，亞斯普丁在反覆試驗的基礎上，總結出石灰、黏土、礦渣等各種原料之間的比例以及生產這種混合料的方法。亞斯普丁為他的這項發明申請了專利，用這項專利生產出來的便是今天被我們稱為“水泥”的建築材料。由於亞斯普丁的水泥在硬結后的顏色和強度，都和當時英國波特蘭島上所產的石材差不多，所以人們就稱它為“波特蘭水泥”。

“波特蘭水泥”最早的一次大規模應用，是建造了穿越泰晤士河河底的隧道。爾後，它在世界各地迅速推廣開來，法國和德國分別在1840年和1855年建設了水泥製造廠。水泥已成為現代人類生活中不可缺少的物資了。

水泥包裝袋上應清楚標明：執行標準、水泥品種、代號、強度等級、生產者名稱、生產許可證標誌（QS）及編號、出廠編號、包裝日期、凈含量。包裝袋兩側應根據水泥的品種採用不同的顏色印刷水泥名稱和強度等級，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥採用紅色，礦渣硅酸鹽水泥採用綠色；火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和複合硅酸鹽水泥採用黑色或藍色。散裝發運時應提交與袋裝標誌相同內容的卡片。適用性硅酸鹽水泥不宜用於下列工程：1.大體積混凝土。2.海水堤壩混凝土。3.抗硫酸鹽、耐高溫的混凝土。

在硅酸鹽水泥熟料中加入適量石膏，磨細而成的水泥，分425、525、625、725四個標號。其早期強度比其他幾種硅酸鹽水泥高5～10％,抗凍性和耐磨性較好，適用於配製高標號混凝土，用於較為重要的土木建築工程。

由硅酸鹽水泥熟料摻加少量混合材料和適量石膏磨細而成。混合材料的加入量根據其具有的活性大小而定。按中國標準規定：普通水泥中如摻加活性混合材料（如粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等）,其摻加量按重量計不得超過15％,允許用不超過5％的窯灰（用迴轉窯生產硅酸鹽類水泥熟料時，隨氣流從窯尾排出的灰塵，經收塵設備收集所得的乾燥粉末）或不超過10％的非活性混合材料代替；摻加非活性混合材料不得超過10％。普通水泥分為275、325、425、525、625和725六個標號，廣泛用於製做各種砂漿和混凝土。

全稱礦渣硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣，加入適量石膏磨細而成。中國標準規定：水泥中粒化高爐礦渣摻加量按重量計為20～70％；允許用不超過混合材料總摻量1/3的火山灰質混合材料（包括粉煤灰）、石灰石、窯灰來代替部分粒化高爐礦渣，這些材料的代替數量分別不得超過15％、10％、8％；允許用火山灰質混合材料與石灰石，或與窯灰共同來代替礦渣，但代替的總量不得超過15％，其中石灰石不得超過10％、窯灰不得超過8％;替代后水泥中的粒化高爐礦渣不得少於20％。礦渣水泥是中國目前產量最大的水泥品種，分為275、325、425、525和625五個標號。與普通硅酸鹽水泥相比，礦渣水泥的顏色較淺，比重較小，水化熱較低，耐蝕性和耐熱性較好，但泌水性較大，抗凍性較差，早期強度較低，後期強度增進率較高，因此需要較長的養護期。礦渣水泥可用於地面、地下、水中各種混凝土工程，也可用於高溫車間的建築，但不宜用於需要早期強度高和受凍融循環、乾濕交替的工程。

全稱火山灰質硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質混合材料（如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、粉煤灰、燒粘土、燒頁岩、煤矸石等），加入適量石膏，磨細而成。中國標準規定：水泥中火山灰質混合材料摻加量按重量計為20～50％；允許摻加不超過混合材料總摻量1/3的粒化高爐礦渣，代替部分火山灰質混合材料，代替后水泥中的火山灰質混合材料不得少於20％。火山灰水泥分為275、325、425、525和625五個標號。火山灰水泥與普通水泥相比，其比重小，水化熱低，耐蝕性好，需水性（使水泥漿體達到一定流動度時所需要的水量）和干縮性較大，抗凍性較差，早期強度低，但後期強度發展較快，環境條件對火山灰水泥的水化和強度發展影響顯著，潮濕環境有利於水泥強度發展。火山灰水泥一般適用於地下、水中及潮濕環境的混凝土工程，不宜用於乾燥環境、受凍融循環和乾濕交替以及需要早期強度高的工程。

由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，加入適量石膏磨細而成。是火山灰質硅酸鹽水泥的主要品種。中國標準規定：水泥中粉煤灰摻加量按重量計為20～40％；允許摻加不超過混合材料總摻量1/3的粒化高爐礦渣，此時混合材料總摻量可達50％，但粉煤灰摻量仍不得少於20％或大於40％。粉煤灰水泥分為275、325、425、525和625五個標號。它除具有火山灰質硅酸鹽水泥的特性(如早期強度雖低，但後期強度增進率較大，水化熱較低等)外，還具有需水性及干縮性較小，和易性、抗裂性和抗硫酸鹽侵蝕性好等性能。適用於大體積水工建築，也可用於一般工業和民用建築。20世紀60年代以來，法、日、蘇、中、美、聯邦德國等都先後生產粉煤灰水泥，產量日趨增多。中國於50年代初就開始研究粉煤灰作水泥混合材料，並於1977年制定了粉煤灰硅酸鹽水泥標準。