凡是由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料成為硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥分為兩種類型，其中：Ⅰ型硅酸鹽水泥是不摻加混合材料，代號(hào)為P·Ⅰ；Ⅱ型硅酸鹽水泥是摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料，代號(hào)為P·Ⅱ。如：P·Ⅰ42.5，P·Ⅱ42.5R。

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（大于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、復(fù)合硅酸鹽水泥（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(dāng)與水混合時(shí)，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，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(qiáng)度，這一過程稱為“凝結(jié)"。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展成堅(jiān)硬的水泥石，這一過程稱為硬化(harden)。凝結(jié)和硬化是人為劃分的，實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)的物理化學(xué)變化過程。

波特蘭

• 波特蘭水泥：系以水硬性硅酸鈣類為主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并與一種或一種以上不同型態(tài)之硫酸鈣為添加物共同研磨。

• 普通波特蘭水泥： 此種水泥之應(yīng)用至廣、鐵路、電力、道路、橋梁、軍事及一般建筑等工程均用之。其他各種水泥加工制品如電線桿、枕木、水泥管、石棉瓦等亦多采用之。占水泥使用量約九成以上。

• 波特蘭第二型水泥： 此種水泥所發(fā)生之水化熱量較少，并能抵抗中度硫酸鹽之浸蝕作用，但強(qiáng)度產(chǎn)生之初期，較*種水泥為慢。此種水泥適合于中型巨積混凝土使用。例如橋墩及大型水壩等之用。

• 波特蘭第三型水泥： 在3 ～ 5天之間所能發(fā)展之強(qiáng)度需能相當(dāng)于普通水泥28天所發(fā)展者。因此凡軍事工程，道路及水中工程之需于短期內(nèi)竣工或希望盡速拆卸模子之混凝土均極適用。若干預(yù)力混凝土施工者亦樂于采用。

• 波特蘭第四型水泥： 其特性為硬化時(shí)所發(fā)生之水化熱僅為普通水泥之70%左右，且此種水泥之水合熱發(fā)展速率恒保持在一zui低限度內(nèi)，可以減少混凝土崩壞之危險(xiǎn)，但其強(qiáng)度之進(jìn)展則較慢，用途不免受到限制，建筑大水壩工程等之巨體積混凝土至為適用。

• 波特蘭第五型水泥：

  具有抵抗硫酸鹽浸蝕之特性，適用于抗酸蝕、下水道、地下室、溫泉區(qū)等特殊環(huán)境之工程

波特蘭輸氣水泥

• 輸氣卜特蘭水泥：系以水硬性硅酸鈣類為主要成分之熟料研磨而得之水硬性水泥，通常并與一種或一種以上不同型態(tài)之硫酸鈣及一種輸氣劑為添加物共同研磨。為具有抗凍融特性之I、II、III型水泥特征之輸氣水泥。

• 輸氣*型： 一般構(gòu)造物需要輸氣者

• 輸氣第二型： 抗鹽蝕構(gòu)造物需要輸氣者

• 輸氣第三型：

  緊急工程需要輸氣者

混合水泥

• 熟料加石膏的研磨過程中，加入各種材質(zhì)如爐石、硅、飛灰即成具各種不同特性之水泥，適用于水壩、河川、港灣等之土木工事、建筑工事等。

• 飛灰水泥： 此種水泥流動(dòng)大，摻入飛灰可減低水合熱而無游離石灰之存在，結(jié)構(gòu)比較細(xì)密，三個(gè)月后之強(qiáng)度超過普通卜特蘭水泥，在本省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，火山灰摻入成份為10%以下，10~20%或20~30%等三種。因火山灰之摻入可減低水合熱，而無游離石灰存在，結(jié)構(gòu)比較致密，增加耐久性，三個(gè)月后強(qiáng)度超過普通卜特蘭水泥。

• 高鋁水泥（礬土水泥）： 早強(qiáng)水泥之一種，28天之耐壓強(qiáng)度可達(dá)1,200平方吋磅，28天之抗張強(qiáng)度可達(dá)4500平方吋磅，其抵抗海水浸蝕性zui強(qiáng)，耐溫，惟凝固時(shí)發(fā)生高熱，故應(yīng)防止太快風(fēng)干，以免強(qiáng)度受損。

• 墁砌水泥： 系專作墁料之用，取其較佳之粘性，是將水泥熟料摻入石灰石，消石灰等共同研磨而成，同時(shí)并加以少量輸氣劑。此種水泥適用于墁砌。

• 膨脹水泥： 此種水泥在硬化過程中，稍有膨脹或在空氣中干燥時(shí)不再收縮，故又稱為非收縮水泥。

• 防水水泥： 為普通水泥于研磨過程中加入少量硬脂酸鈣或其他非皂化油類，使其具有防水性能。

• 油井水泥： 為充填油井或氣井中鋼管與井壁之空隙或?yàn)殪柟淌杷傻貙又谩?/p>

• 白水泥： 是水泥的一種，但比普通的硅酸鹽水泥標(biāo)號(hào)高，凝固的快，其主要特點(diǎn)是礦渣微粉的用量為85～90%,堿性添加物的用量不超過5%。混制出的白水泥的白度和強(qiáng)度不低于原料白水泥，而且早期強(qiáng)度還有明顯的提高。白水泥主要是用來添補(bǔ)磁磚的縫隙，粉白裝飾，強(qiáng)度次高。

  發(fā)明過程編輯

  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zui重要的燈塔，沒有了它，要影響無數(shù)船只的航行。英國政府命令工程師史密頓用zui快的速度重建這座燈塔。

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

  兩星期后，石灰石運(yùn)到了，史密頓興沖沖地趕到卸料碼頭。當(dāng)他見到這些越山跨海送來的石灰石時(shí)，不由失聲驚叫起來：“真倒霉，這石頭怎么是帶有黑色的？它混有太多的土質(zhì)，用這種次品原料建造高標(biāo)準(zhǔn)的燈塔，不是開玩笑嗎？"可是，時(shí)間已不允許他再調(diào)運(yùn)優(yōu)質(zhì)石灰石了，史密頓只好將就著用這些劣質(zhì)原料進(jìn)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(jié)得從來沒有過的結(jié)實(shí)。當(dāng)監(jiān)工官員將這出人意料的結(jié)果通知史密頓時(shí)，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(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些石灰的確不純，其中竟含有多達(dá)約20%的黏土。

  “看來，正是這些被視為雜質(zhì)的黏土起了好的作用。"史密頓后來就有意識(shí)地把黏土同石灰石適當(dāng)?shù)嘏浜霞右造褵@種石灰性能果然理想。史密頓高高興興地對人講了他的經(jīng)驗(yàn)。

  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年前后，俄國建筑師契利耶夫在莫斯科地區(qū)從事建筑施工時(shí)，就用這種方法燒石灰，造了好些建筑物，其中zui著名的是用它來修復(fù)克里姆林宮的墻垣。

  “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(fā)明進(jìn)行改進(jìn)。他聯(lián)想到古羅馬人為增強(qiáng)石灰的黏結(jié)力，曾在石灰中加入火山灰的做法，因而產(chǎn)生了新的想法：火山灰是巖石高溫熔燒后的產(chǎn)物，那么，把陶器、磚瓦的屑片磨成細(xì)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(cuò)。后來他又由此想到，煤高溫燃燒后的煤渣、煉鐵高爐里流出的經(jīng)高溫冶煉的礦渣可能也有類似的功能，經(jīng)試驗(yàn)也證實(shí)了他的想法是對的。

  1824年，亞斯普丁在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出石灰、黏土、礦渣等各種原料之間的比例以及生產(chǎn)這種混合料的方法。亞斯普丁為他的這項(xiàng)發(fā)明申請了，用這項(xiàng)生產(chǎn)出來的便是今天被我們稱為“水泥"的建筑材料。由于亞斯普丁的水泥在硬結(jié)后的顏色和強(qiáng)度，都和當(dāng)時(shí)英國波特蘭島上所產(chǎn)的石材差不多，所以人們就稱它為“波特蘭水泥"。

  “波特蘭水泥"zui早的一次大規(guī)模應(yīng)用，是建造了穿越泰晤士河河底的隧道。爾后，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(shè)了水泥制造廠。現(xiàn)在，水泥已成為現(xiàn)代人類生活中*的物資了。