如果您將磚塊視為人造巖石，則可以將水泥視為人造熔巖-一種液態(tài)石料，會(huì)倒入其變硬的位置。

        水泥和混凝土

        許多人在談?wù)撍鄷r(shí)都談?wù)撍唷?/span>

        *水泥是一種細(xì)顆粒的化合物，與水混合后會(huì)變成固體。水泥用于將材料的混合物粘合到復(fù)合固體中。

        *混凝土是水泥，沙子和礫石的混合物。也就是說，水泥是混凝土的膠水。

        現(xiàn)在很清楚，讓我們談?wù)勊?。水泥始于石灰?/span>

        石灰，種水泥

        石灰是自古以來用于制造石膏和砂漿等有用物品的物質(zhì)。石灰是通過燃燒或煅燒石灰石制成的，這就是石灰石得名的原因。在化學(xué)上，石灰是氧化鈣（CaO），是通過焙燒方解石（CaCO 3）除去二氧化碳（CO 2）制成的。水泥行業(yè)大量生產(chǎn)了CO 2（一種溫室氣體）。

        石灰也被稱為生石灰或calx（來自拉丁語，在這里我們也叫鈣）。在古老的謀殺之謎中，生石灰撒在受害者身上以溶解其尸體，因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的腐蝕性。

屈一指淘礦廠家淘礦工場于網(wǎng)絡(luò)搜錄此圖，若有不妥請(qǐng)聯(lián)系我們

        在與CaO + H 2 O = Ca（OH）2的反應(yīng)中，石灰與水混合緩慢地變成礦物鈣鐵礦。石灰通常是熟的，也就是說，與過量的水混合，使其保持液態(tài)。熟石灰在數(shù)周內(nèi)持續(xù)變硬。熟石灰水泥可與沙子和其他成分混合，然后裝在墻壁的石頭或磚之間（作為砂漿），或散布在墻壁的表面（作為抹灰或灰泥）。在接下來的幾周或更長時(shí)間里，它與空氣中的CO 2反應(yīng)再次形成方解石-人造石灰石！

        在新世界和舊世界的考古遺址中都知道用石灰水泥制成的混凝土，已有5000多年的歷史了。在干燥條件下效果非常好。它有兩個(gè)缺點(diǎn)：

        *石灰水泥需要很長時(shí)間才能固化，而古代世界有很多時(shí)間，而今天時(shí)間就是金錢。

        *石灰水泥不會(huì)在水中硬化，而是保持柔軟，也就是說，它不是水硬性水泥。因此，在某些情況下無法使用它。

        古代水硬水泥

        據(jù)說埃及的金字塔包含一種基于溶解二氧化硅的水硬性水泥。如果能夠確認(rèn)并恢復(fù)具有4500年歷史的配方，那將是一件好事。但是今天的水泥有不同的譜系，但它仍然很古老。

        公元前1000年左右，古希臘人率先發(fā)生了一次幸運(yùn)的事故，將石灰與優(yōu)質(zhì)火山灰混合?；铱梢哉J(rèn)為是自然煅燒的巖石，而硅像煅燒石灰石中的鈣一樣處于化學(xué)活性狀態(tài)。將這種石灰灰混合物熟化后，會(huì)形成一種全新的物質(zhì)：水合硅酸鈣或水泥化學(xué)家所說的CSH（大約為SiCa 2 O 4 · x H 2 O）。在2009年，研究人員使用數(shù)值模型得出了精確的公式：（CaO）1.65（SiO 2）（H 2 O）1.75。

屈一指淘礦廠家淘礦工場于網(wǎng)絡(luò)搜錄此圖，若有不妥請(qǐng)聯(lián)系我們

        如今，CSH仍然是一種神秘的物質(zhì)，但我們知道它是一種無定形晶體結(jié)構(gòu)的無定形凝膠。即使在水中也能快速硬化。而且它比石灰水泥更耐用。

        古希臘人將這種新水泥以新的和有價(jià)值的方式使用，建造了可以存活到今天的混凝土蓄水池。但是羅馬工程師掌握了這項(xiàng)技術(shù)，并建造了海港，渡槽和混凝土廟宇。這些結(jié)構(gòu)中的某些結(jié)構(gòu)在兩千年后的今天仍然和現(xiàn)在一樣好。但是，隨著羅馬帝國的衰落，羅馬水泥的配方逐漸消失了?，F(xiàn)代研究繼續(xù)發(fā)現(xiàn)古代人有用的秘密，例如在公元前37年建造的防波堤中羅馬混凝土的特殊成分，這有望幫助我們節(jié)省能源，減少石灰用量并減少CO 2排放。

        現(xiàn)代液壓水泥

        雖然整個(gè)黑暗和中世紀(jì)時(shí)期一直在使用石灰水泥，但直到1700年代后期才重新發(fā)現(xiàn)了真正的水硬水泥。英法兩國的實(shí)驗(yàn)者了解到，石灰石和粘土的煅燒混合物可以制成水硬性水泥。一種英文版本被稱為“波特蘭水泥”，因?yàn)樗愃朴诓ㄌ靥m島的白色石灰石，并且該名稱很快擴(kuò)展到此過程制成的所有水泥。

        此后不久，美國制造商發(fā)現(xiàn)了含粘土的石灰石巖石，幾乎不需要或只需很少的處理即可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的水硬性水泥。這種便宜的天然水泥在1800年代的大部分時(shí)間里構(gòu)成了美國混凝土的大部分，其中大部分來自紐約南部的羅森代爾鎮(zhèn)。Rosendale實(shí)際上是天然水泥的通用名稱，盡管其他制造商分別位于賓夕法尼亞州，印第安納州和肯塔基州。Rosendale水泥位于布魯克林大橋，美國國會(huì)大廈，大多數(shù)19世紀(jì)軍事建筑，自由女神像的底座和許多其他地方。隨著使用歷史上合適的材料來維護(hù)歷史建筑的需求不斷增加，羅森代爾天然水泥正在復(fù)興。

        隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高和建造速度的加快，真正的硅酸鹽水泥在美國逐漸受到歡迎。波特蘭水泥價(jià)格更高，但可以在任何可以組裝成分的地方生產(chǎn)，而不必依靠幸運(yùn)的巖層。它還可以更快地治愈，這是一次在摩天大樓上建造地板的優(yōu)勢。今天的默認(rèn)水泥是波特蘭水泥的某些版本。

屈一指淘礦廠家淘礦工場于網(wǎng)絡(luò)搜錄此圖，若有不妥請(qǐng)聯(lián)系我們

        現(xiàn)代波特蘭水泥

        如今，石灰石和含粘土的巖石已在接近融化溫度的1400°至1500°C的溫度下燒結(jié)。產(chǎn)品是穩(wěn)定的塊狀混合物，稱為熟料。熟料包含以下四種主要化合物中的鐵（Fe）和鋁（Al）以及硅和鈣：

        *阿里特（Ca 3 SiO 5）

        *貝利石（Ca 2 SiO 4），地質(zhì)學(xué)家稱為拉鈉石

        *鋁酸鹽（Ca 3 Al 2 O 6）

        *鐵素體（Ca 2 AlFeO 5）

        熟料被磨成粉末，并與少量的石膏混合，這會(huì)減慢硬化過程。那就是波特蘭水泥。

        制作混凝土

        水泥與水，沙子和礫石混合制成混凝土。純水泥是無用的，因?yàn)樗鼤?huì)收縮和開裂。它也比沙子和礫石貴得多。隨著混合物的固化，產(chǎn)生了四種主要物質(zhì)：

        *CSH

        *硅酸鹽

        *鈣礬石（Ca 6 Al 2（SO 4）3（OH）12 · 26H 2 O；包括一些鐵）

        *一硫酸鹽（[Ca 2（Al，F(xiàn)e）（OH）6 ] ·（SO 4，OH等）· x H 2 O）

        所有這些細(xì)節(jié)都是錯(cuò)綜復(fù)雜的專業(yè)，它使混凝土技術(shù)像計(jì)算機(jī)中的任何事物一樣復(fù)雜。但是基本的混凝土混合物實(shí)際上是防呆的，足以讓您和我使用。