波特兰水泥

波特兰水泥（英语：Portland Cement），又称硅酸盐水泥，是由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高炉炉渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

PС

波特兰水泥熟料的主要成分为硅酸三钙（3CaO·SiO₂）、硅酸二钙（2CaO·SiO₂）、铝酸三钙（3CaO·Al₂O₃）和铁铝酸四钙（4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃）。当与水混合时，发生复杂的物理和化学反应，称为水化（hydrate）。从水泥加水拌和后，成为具有可塑性的水泥浆，到水泥浆逐渐变稠失去塑性但尚未具有强度，这一过程称为“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐发展成坚硬的水泥石，这一过程称为硬固（harden）。凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续的物理化学变化过程。

历史

英国人和俄国人都在1820年代发明了水泥。在1824年，英国人约瑟夫·阿斯普丁（英语：Joseph Aspdin）发明了用黏土和石灰煅烧而得到水泥的方法，并且取得英国的专利权。之后，从1825年起便在英国建厂生产。这种水泥的主要成分是氧化钙和氧化硅，也就是硅酸钙，是一种硅酸盐。用它制成的混凝土，硬化以后，硬度、外观和颜色，都跟当时英国波特兰岛上所产的波特兰石很相近，所以取名为“波特兰水泥”。1859年，阿斯普丁曾用这种水泥建造了伦敦下水道系统（英语：London sewerage system）。^[1]自从出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。

水泥种类

刚拿波特兰水泥铺好的路

波特兰

• 波特兰水泥：系以水硬性硅酸钙类为主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并与一种或一种以上不同型态之硫酸钙为添加物共同研磨。根据美国材料和试验协会标准(ASTM C150 / C150M - 19a):

• 波特兰水泥第一型水泥：
  • 此种水泥应用广泛、铁路、电力、道路、桥梁、军事及一般建筑等工程均用之。其他各种水泥加工制品如电线杆、枕木、水泥管、石棉瓦等亦多采用之。占水泥使用量约九成以上。

• 波特兰第二型水泥：
  • 此种水泥所发生的水化热量较少，并能抵抗中度硫酸盐之浸蚀作用，但强度产生之初期，较第一种水泥为慢。此种水泥适合于中型巨积混凝土使用。例如桥墩及大型水坝等之用。常用名称为“改良型波特兰水泥”。

• 波特兰第三型水泥：
  • 在3～5天间所能发展的强度相当于普通水泥28天。因此凡军事工程，道路及水中工程之需于短期内竣工或希望尽速拆卸模子之混凝土均极适用。若干预力混凝土施工者亦乐于采用。常用名称为“早强水泥”，特别适用于抢修工程。

• 波特兰第四型水泥：
  • 其特性为硬化时所发生之水化热仅为普通水泥之70%左右，且此种水泥之水合热发展速率恒保持在一最低限度内，可以减少混凝土崩坏之危险，但其强度之进展则较慢，用途不免受到限制，建筑大水坝工程等之巨体积混凝土至为适用。又称为“低热水泥”和“巨积水泥”。

• 波特兰第五型水泥：
  • 具有抵抗硫酸盐浸蚀之特性，适用于抗酸蚀、下水道、地下室、温泉区等特殊环境之工程。常用名称为“抗硫水泥”，是滨海建筑；港湾建筑专用水泥。（与玻璃纤维强化塑胶合用。）

波特兰输气水泥

• 输气卜特兰水泥：系以水硬性硅酸钙类为主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并与一种或一种以上不同型态之硫酸钙及一种输气剂为添加物共同研磨。为具有抗冻融特性之I、II、III型水泥特征之输气水泥。

• 输气第一型：
  • 一般构造物需要输气者

• 输气第二型：
  • 抗盐蚀构造物需要输气者

• 输气第三型：
  • 紧急工程需要输气者

混合水泥

熟料加石膏的研磨过程中，加入各种材质如炉石、硅、飞灰即成具各种不同特性之水泥，适用于水坝、河川、港湾等之土木工事、建筑工事等。

• 飞灰水泥：
  • 此种水泥流动大，掺入飞灰可减低水合热而无游离石灰之存在，结构比较细密，三个月后之强度超过普通卜特兰水泥，在本国水利工程中多采用之。

• 火山灰水泥：
  • 是以火山灰加入熟料中磨成，火山灰掺入成分为10%以下，10~20%或20~30%等三种。因火山灰之掺入可减低水化热，而无游离石灰存在，结构比较致密，增加耐久性，三个月后强度超过普通卜特兰水泥。

• 墁砌水泥：
  • 系专作墁料之用，取其较佳之粘性，是将水泥熟料掺入石灰石，消石灰等共同研磨而成，同时并加以少量输气剂。此种水泥适用于墁砌。

• 膨胀水泥：
  • 此种水泥在硬化过程中，稍有膨胀或在空气中干燥时不再收缩，故又称为非收缩水泥。

• 防水水泥：
  • 为普通水泥于研磨过程中加入少量硬脂酸钙或其他非皂化油类，使其具有防水性能。

• 油井水泥：
  • 为专供充填油井或气井中钢管与井壁之空隙或为巩固疏松地层之用。

• 白水泥：
  • 是水泥的一种，但比普通的硅酸盐水泥标号高，凝固的快，其主要特点是矿渣微粉的用量为85～90%,碱性添加物的用量不超过5%。混制出的白水泥的白度和强度不低于原料白水泥，而且早期强度还有明显的提高。白水泥主要是用来添补磁砖的缝隙，粉白装饰，强度次高。

参见

• 水泥

外部链接

• 参见H.F.W. Taylor, Cement chemistry, Thomas Telford Publishing, 1997.
• World Production of Hydraulic Cement, by Country （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• PCA - The Portland Cement Association （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Alpha The Guaranteed Portland Cement Company: 1917 Trade Literature from Smithsonian Institution Libraries （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Cement Sustainability Initiative （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• A cracking alternative to cement （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• What is the Difference Between Cement, Portland Cement & Concrete?
• Aerial views of the world's largest concentration of cement manufacturing capacity, Saraburi Province, Thailand, at 14.6325°N 101.0771°E / 14.6325; 101.0771
• Fountain, Henry. Concrete Is Remixed With Environment in Mind. The New York Times. March 30, 2009 [2009-03-30]. （原始内容存档于2012-12-26）.

1. Reid, Henry. The Science and Art of the Manufacture of Portland Cement with observations on some of its constructive Applications. London: E&F.N. Spon. 1877.