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水泥最早是在1824年被英国约瑟夫·阿斯普丁所发明 ， 在那之前 ， 人类并没有水泥的概念 ， 那个时候的建筑物一般都是使用木头或者泥土来进行建造 ， 不过在古罗马时期 ， 人们已经会使用火山灰和石灰加水来作为建筑的粘合剂 ， 这样能让建筑物变得更加坚硬 ， 但那个时候的人们并不知道其中的原因 。 只是后来的约瑟夫·阿斯普丁通过研究发现：石灰、黏土和矿渣按照一定的比例混合并进行煅烧 ， 经过煅烧之后的产物磨细后通过加水便能够直接硬化 ， 强度很大 ， 能与英国波特兰岛上的天然石材相媲美 ， 于是人们又称之为“波特兰水泥” 。
古罗马建筑遗址在1824年英国约瑟夫·阿斯普丁发明了水泥之后并申请了专利 ， 水泥才被大批量的开始使用 ， 目前仅我国每年水泥的产量就近二十亿吨 ， 需求量十分巨大 。 水泥可以说是对人类最大贡献的发明之一 。 那么为什么水泥一加水就会神奇地变硬呢？我们先来了解这个问题 。
水泥制造以及硬化原理
水泥制造常见的水泥一般都是硅酸盐水泥 ， 制造这类水泥的原料主要是石灰石、黏土和细砂 ， 石灰石主要是提供碳酸钙 ， 而黏土和细砂可以提供水泥中所需的硅 。 为了节省时间和运输成本 ， 水泥厂一般会直接建在露天开采的石灰石矿场旁 。
石灰石会使用爆破技术进行开采 ， 开采出来的都是巨大的石块 ， 因此还需要使用破碎机进行破碎 ， 破碎后的石灰水将会按一定的比例和黏土砂石等物质混合 ， 并一同磨细 ， 进行煅烧 ， 内部温度可高达1500℃ 。 煅烧过程是水泥形成的关键 ， 通过煅烧 ， 这些混合原料会发生一系列化学反应 ， 形成一类加水即可硬化的胶凝材料 。
在煅烧过程中 ， 石灰石中的碳酸钙会发生分解 ， 生成氧化钙 ， 氧化钙与氧化硅之间又会继续反应 ， 生成硅酸钙 ， 硅酸钙分为硅酸二钙和硅酸三钙 ， 这两种物质是水泥能够硬化的核心成分 。 反应之后的产物会再次磨细 ， 颗粒越细 ， 在之后加入水时 ， 水化反应将会越充分 ， 那么凝结之后的强度就会越高 。
硬化原理煅烧之后的产物我们就称为水泥熟料 ， 水泥熟料在加入水后 ， 其中的硅酸钙就会与水发生反应生成水化硅酸钙和氢氧化钙 ， 这两种物质的生成就是水泥加水能够硬化过程中强度形成的原因 。
【混凝土|为什么水泥加水就能变硬？混凝土的寿命真的只有五十年吗】
水化硅酸钙和氢氧化钙会依靠氢键和分子之间的作用力紧密结合在一起 ， 并且这些产物在生成过程中会不断的生长 ， 形成的长链结构会相互交织在一起 ， 我们可以将它们想像从颗粒中延伸出来的无数条细针 ， 这些细针相互穿插 ， 相互交织 ， 于是形成了很高强度的固化材料 ， 这就是水泥为什么加水后搅拌就能够硬化的原因 。 那么硬化后形成的混凝土寿命真的只有传说中的五十年吗？
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