水泥的起源

一、 膠凝材料的定義和分類

   在物理、化學作用下，能從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結其它物料而具有一定機械強度的物質，統稱為：膠凝材料，又稱膠結料。膠凝材料可分為無機膠凝材料和有機膠凝材料兩大類，如瀝青和各種樹脂屬于有機膠凝材料。無機膠凝材料按照硬化條件又可分為水硬性膠凝材料和非水硬性膠凝材料兩種。

   水硬性膠凝材料在拌水后既能在空氣中硬化，又能在水中硬化。水泥就是其中一種，如硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥等。非水硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，故又稱氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏等。

                      

二、 膠凝材料的發展簡史

   膠凝材料是人類在生產實踐中，隨著社會生產力的發展而發展起來的。它先后經歷了天然的黏土、石膏－石灰、石灰－火山灰、天然水泥、硅酸鹽水泥、多品種水泥等各個階段。

   遠在新石器時代，距今4000～10000年，由于石器工具的進步，勞動生產率力的提高，人類為了生存開始在地面挖穴建室居住。人們利用黏土和水后具有一定可塑性、干硬后有一定強度的膠凝性來砌筑簡易的建筑物，有時還在黏土漿中摻入稻草、殼皮等植物纖維，以起到加筋增強的作用。但未經煅燒的黏土不抗水且強度低。黏土是最原始的、天然的膠凝材料。這個階段可稱為天然黏土時期。

                

   

   隨著火的發現，在公元前3000～2000年，石膏、石灰石和石灰開始被人類利用。人們利用石灰巖和石膏巖在火中煅燒脫水、在雨水中膠結產生的膠凝性，開始用經過煅燒所得的石膏或石灰來調制砌筑砂漿。例如古埃及的金字塔、中國的萬里長城以及其它許多宏偉的古建筑，都是用石灰、石膏作為膠凝材料砌筑而成的。這個階段可稱為石膏－石灰時期。

        隨著生產的發展，公元初，古希臘人和古羅馬人都已經發現，在石灰中摻加某些火山灰沉積物，不僅強度提高，而且還具有一定的抗水性。古羅馬的“龐貝”城以及羅馬圣廟等著名古建筑都是用石灰－火山灰材料砌筑而成的。在中國古代建筑中所大量應用的石灰、黃土、細砂組成的三合土實際上也是一種石灰－火山灰材料。隨著陶瓷生產的需要，人們發現將碎磚、廢陶器等磨細后代替天然的火山灰與石灰混合，同樣能制成具有水硬性的膠凝材料。從而，使火山灰質材料由天然發展到人工制造，將煅燒過的粘土與石灰混合可以獲得具有一定抗水性的膠凝材料。這個階段可稱為石灰－火山灰時期。

  隨著港口建設的需要，在18世紀下半葉，英國人J.Smetetonf發現摻有黏土的石灰石經過煅燒后獲得的石灰具有水硬性。他第一次發現了黏土的作用，制成了“水硬性石灰”。例如英國倫敦港口的燈塔建設，就是用水硬性石灰作為建筑材料。隨后又出現的羅馬水泥，都是將含有適量黏土的黏土質石灰石經過煅燒而成的。在此基礎上，發展到用天然水泥巖（黏土含量在20%～25%的石灰石）煅燒、磨細而制成天然水泥。這個階段可稱為天然水泥時期。

      隨著生產技術的進步，人們逐漸發現可以用石灰石與定量的黏土共同磨細混勻，經過煅燒制成由人工配料的水硬性石灰，這實際上可以看成是近代硅酸鹽水泥制造的雛形。

三、水泥的發明

      19世紀初期（1810～1825年），人們用人工配合的石灰石和黏土為原料，再經煅燒、磨細以制造水硬性膠凝材料的方法，已經開始組織生產。1824年，英國人阿斯普�。↗.Aspdin）將石灰石和黏土配合燒制成塊，再經磨細制成水硬性膠凝材料，加水拌和后能硬化制成人工石，且具有較高強度，因為這種膠凝材料的外觀顏色與當時建筑工程上常用的英國波特蘭島上出產的巖石的顏色相似，故稱之為波特蘭水泥（Portland Cement，中國稱為硅酸鹽水泥）。英國人阿斯普�。↗.Aspdin）于1824年10月首先取得了該項產品的專利權。例如，1825～1843年修建的泰晤士河隧道工程就大量使用波特蘭水泥。這個階段可稱為硅酸鹽水泥時期，也可稱為水泥的發明期。

     隨著現代工業的發展，到20世紀初，僅僅有硅酸鹽水泥、石灰、石膏等幾種膠凝材料已遠遠不能滿足重要工程建設的需要。生產和發展多品種多用途的水泥是市場的客觀需求，如鋁酸鹽水泥、快硬水泥、抗硫酸鹽水泥、低熱水泥以及油井水泥等。后來，又陸續出現了硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等特種水泥品種，從而使水硬性膠凝材料發展成更多類別。多品種多用途水泥的大規模生產，形成了現代水泥工業。這個階段可稱為多品種水泥階段。

      由上可見，水泥的發明和發展形成了現代水泥工業。膠凝材料的發展經歷了天然黏土、石膏－石灰、石灰－火山灰、天然水泥、硅酸鹽水泥、多品種水泥等各個階段。隨著科學技術的進步和社會生產力的提高，膠凝材料將有更快的發展，以滿足日益增長的各種工程建設和人們物質生活的需要。