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火山喷发后，会产生很多的火山灰，这些火山灰与水接触后会凝结，有良好的强度与防水性。火山灰就是最早的水泥。1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化时发现，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成，这是最早的水泥理论。1813年，法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁发明了水泥并取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。
石灰石和粘土是硅酸盐类水泥的主要生产原料，主要化学成份为氧化钙CaO，二氧化硅SiO2，三氧化二铁Fe2O3，三氧化二铝Al2O3。生产水泥主要有两种方法，也是湿式和干式；煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂宜采用回转窑。标准水泥比重为3.1，容重通常采用1300公斤/立方米，按强度等级分为32.5、42.5、52.5、62.5四个等级。32.5级水泥主要用于低强度的水泥类稳定料，高强度混凝土则用52.5级水泥，62.5级水泥用于超高强度的混凝土，42.5级水泥目前应用最广泛。生产与检验水泥的标准为《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007 )。
水泥不可长期保存，通常出厂一个月内就要用掉，出厂三个月不用就要降级使用，出厂六个月不用，则必须报废，不可用于工程建筑上。水泥与水混合后会产生一系列的化学反应，在化学反应过程中会释放大量的热量，而且这种化学反应持续时间较长。对于大体积混凝土，必须采用低热量的水泥，以减少水化热的产生；通常大体积混凝土会用粉煤灰代替一部分水利，以减少水化热。混凝土重力坝还会在混凝土内部安装冷水管，通过循环冷水的方式降低混凝土内部温度。大体积混凝土容易产生裂缝，主要原因就是混凝土内外温差大，温度应力导致混凝土裂缝的。
水泥混凝土的抗压强度高，但是抗拉强度低，因此混凝土结构里通常要加一些钢筋来增加混凝土的强拉强度。梁、板结构承受的拉应力较大，因此梁与板里都设置有钢筋；柱子主要受压，但是柱子过长的话，会受偏心拉力，因此柱子里也会配置钢筋。桥梁的主梁结构还会给钢筋施加预应力，这部分力就是用来抵抗梁产生的拉应力的。钢筋混凝土出现裂缝，通常都是拉应力产生的，一旦产生了裂缝，就需要采用内部灌浆、外部加固的方式来保证结构安全。对于水下部分混凝土，还有专门的抗腐蚀水泥，也就是高抗硫水泥；为了增加混凝土的抗渗、抗冻能力，还会在混凝土中添加引气剂、减水剂等掺合料。
大秦铁鹰剑士
水泥是怎么被发现的？水泥的原材料是什么？结构是怎样的？
好家伙，够实在的啊，这是集3个问题于一身，需要分三段进行回答，但在回答之前需要调整一下题中三个问题的顺序，毕竟水泥之所以被发现还是与原材料的特性以及其结果有着直接关系。
1、水泥的原材料是什么
我老家镇上就有一个中型水泥厂，是一个浙江老板投资兴办的，年产水泥不低于30万吨，记得读初中的时候每次从厂区前经过，都能闻到刺鼻的硫化味道，而且附近路面、屋顶以及树叶上都是一层灰尘，树叶基本上发白或发黄，近些年来随着环保力度的加强和电收尘、降噪等技术的提高，各类污染物的排放相对均有大幅的减少。
水泥的全称为普通硅酸盐水泥，它是将生料（主要有石灰石、砂岩、酸盐矿物铁粉等物质）按照一定的比例磨细混合，经过1450度的高温煅烧成熟料后，加入一定量的石膏再一次混合磨细，这才是我们日常所见的水泥。
由此可见，水泥的原材料是随着加工工序的不同而不同的，先后经过了由“生料”到“熟料”的物理形态的转变（高温过程中伴随着少量的化学变化），即混合打磨、高温煅烧、混合打磨。目前比较有名的水泥品牌有海螺、华新、红狮、天瑞等。
2、水泥的结构
说水泥的结果其实不太准确，改成水泥石（硬化后的水泥浆体）的结果要好理解的多。水泥石的结构是由凝胶体、晶体、水、毛细孔隙、未水化水泥颗粒组成，其强度得益于水泥与水反应生成C-S-H和C-H凝胶，水泥石的强度和耐久性(即工程性质)决定于水泥石的结构组成，一般来讲水泥石结构中水化物愈多，其结构就越密实，无论是强度还是耐久性都很好。
这里有一个例子，以前在建筑工地上混过暑期工，建筑外墙贴瓷砖经常要浸泡“肉灰”，即直接在桶中浸泡未掺杂其他物料的纯水泥，而有时候收队了忘记清理灰桶，第二天上工后发现已经成了硬邦邦的一坨。
3、水泥是怎么被发现的
在历史上，由于科技水平底下，人们居住的房屋主要靠木头或较大的石块、土砖等直接搭建，然后利用黄土（皇家宫殿甚至用糯米）等作为粘合剂进行固定，只需要做好防水就能很牢固，而且房屋普遍不高，稳定性较好。
后来随着人类社会的进步和近代以来城镇化水平的提高，对房屋的安全性以及楼层高度等要求越来越高，而随着熟石灰、水泥等的相继出现，特别是钢筋混泥土建筑物、道路等的出现不断改变着人们的生活。
水泥这种特殊物质自出现到现在大约有263年的历史，1756年英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时总结出了要获得水硬性石灰，就必须要用含有粘土的石灰石来烧制，他的这一理论也为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。
在后来的一百多年的时间里，先后有不同国家的工程师、科学家在水泥的研制过程中取得了很大的进步，无论是在水泥的配方（材料配比）、锻造设备等方面一系列长足的进步。到了20世纪末，世界各地的水泥品种已达100余种，年产量达几十亿吨，而我国就占了近一半。
21世纪以来，随着生态环境保护力度的加强和节能减排工作的开展，像烧制红砖、水泥厂、电镀厂等这样高耗能、高污染的企业也被划入了整改对象，红砖厂已被取消，而其他不合规企业也陆续关停或搬迁，有效促进了生态环境的改善。
地理那些事
水泥的发明
其实关于现代水泥的发明，还有一则趣事。1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔突然失火烧毁， 政府命令工程师史密顿以最快的速度建好。 2周后，石灰石运到了灯塔所在的小岛上。 史密顿 却见石灰石中混有许多杂质，很不满意，但时间紧迫，也只能将就了。没有想到的是，用这种混有 杂质的石灰石烧出来的石灰，性能却好得出奇，将石灰黏结得从来没有过的结实。 史密顿想:这 石灰石中肯定有名堂。于是，他马上检验了这些石灰，发现其中竟含有20%的黏土。史密顿有 意将黏土和石灰石按一定比例烧炼，烧出来的“石灰”性能果然十分理想。 水泥就此诞生。
水泥生产传播
不 久，水泥传遍了欧洲，传遍了世界。现代建筑离不开水泥，不仅如此，现代公路、桥梁、水利工程 等许多领域，水泥也是主角。因此，人们称水泥是建筑的“粮食”，可见水泥在建筑中的地位。
水泥的组成和分类
1.根据生产的原料性质分为天然水泥、有熟料水泥（用石灰石和粘土按所需成分配合，在较高温度下煅烧得到的产物称为熟料）和无熟料水泥（利用粉煤灰、高炉矿渣等工业废料或天然火山灰与石灰、水玻璃等碱性激发剂以及石膏按比例磨细,不经煅烧而制得的水泥）。
2.根据水泥的性能,可分为快硬水泥(早强水泥)、低热水泥、膨胀水泥、耐酸水泥、耐火水泥等。
3.根据用途，可分为油井水泥、大坝水泥、喷射水泥、海工水泥等。
4.根据水泥中主要化学成分，分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥(高铝水泥)、磷酸盐水泥等，后者应用较少。虽然水泥的品种繁多，但95％以上属硅酸盐水泥类，只是根据工程的要求改变其中化学组成，或在使用时加入某些调节性能的物质而已。 硅酸盐水泥 一类以高碱性硅酸盐为主要化合物的水硬性水泥的总称（在西方国家通称波特兰水泥）。它是将钙质（石灰石等）和铝硅酸质（粘土等）原料按一定比例混合,磨细后在水泥窑内经高温（约1720K）煅烧，得到水泥熟料，再与适量的石膏共同研磨至一定细度而制得的。
历史的循环
提到水泥的历史这个事情，我决定玩大一点，从古埃及的金字塔说起。
古埃及金字塔的黏合剂
金字塔到底是如何建造的，一直到今天，在学界都仍有巨大的争论。但是，古埃及的金字塔中，毫无疑问就使用到了“天然水泥”。
在埃及古王国前期，埃及金字塔主体建筑材料为泥砖（类似混泥土）。而古王国第3王朝一直到古王国终结时期建造的金字塔，主体建筑材料为石料。无论是泥砖还是石料，都离不开“水泥”——黏合剂。
在金字塔的建设中，我们能够看到大量天然水泥的影子，金字塔内壁甚至还有石膏涂抹的痕迹。当然，这时候的水泥不是作为建筑主体材料使用，而是作为黏合剂来使用，和今天我们印象中的水泥混泥土建筑是有极大的不同。
研究表明，充当天然水泥核心科技成分的就是——薯类淀粉。
所以说金字塔由混泥土浇灌而成是谣言，但使用了大量的“天然水泥”技术，确是事实。
顺带提一句，中国古长城或者大城市城墙的修建之时，我们也用到类似早期的粘合剂，不过我们使用的是更优质也更贴合实际的——糯米浆+石灰。
罗马人的大量应用
到了罗马的时期，已经有很完整的“水泥工业”了。当然，他们的配方和今天普遍使用的水泥有巨大的不同之处，不过就成分而言，已经相当接近了。
他们当时的配方根据记载，大概是一份石灰，一份火山灰，三份沙子；同时为了增加水泥的粘合度，还会在混合物中，加入一些动物的脂肪或者血浆之类的添加剂。在此项当时的黑科技的加持之下，古罗马的建筑取得了辉煌的成就，直到今天仍旧算得上是一种奇迹般的存在。
不过，这项技术并没有得到很好地传承，由于原材料的稀缺以及过度的开采，这个产业很快从源头就开始枯竭，在中世纪很长一段历史时间里面，罗马人都无法重现昔日的建筑历史辉煌。
现代水泥的成型
不掌握核心原理，上面古人的智慧很多都不能逃脱昙花一现的命运，水泥的真正成型，还得继续等待人类科技的进步来推动。
一直到1756年，英国工程师J.斯米顿发现并且把水化反应作为一个项目来研究，他发现了某些石灰在水中硬化特性的原理，并且得出水硬性石灰最理想的成分配比。由此才真正使得水泥的研制和发展，真正奠定了理论基础。
1779年，英国化学家布莱恩希金斯取得了用以外墙抹灰的水硬水泥专利，这是水泥混凝土历史上的第一个专利。布莱恩还重新改良了石灰质水泥的合成工艺，真正的水泥工业发展时代正式到来。
1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁发明了现代意义的水泥——波特兰水泥，并且取得了专利权。目前世界上使用的所有水泥，都是在此基础上进行改良而成。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。这也是目前广泛使用的水泥。
结语
从天然水泥，到目前广泛使用的硅酸盐水泥，见证了人类建筑科技的进步。
但是，回过头来，金字塔的建造之谜，到今天也无法彻底解开，也的确是一件令人头疼的事情。
猫先生内涵科普
文化自信可不是文化吹嘘，水泥的发明这和中国道家还真有关系。道家的炼丹炉需要密封，因此道士们制造了一种“六一泥”，而“六一泥”由戎盐，石、卤盐、赤石脂、滑石、胡粉等原料烧练而成，烧制的“六一泥”含有硅，钙氧化物或盐，其性能类似于我们今天水泥一样。
怪兽小火龙
古代欧洲特别是亚平宁半岛有许多活火山，火山中的石灰石经过火山高温焙烧以后再以火山灰的形式喷发出来，人们发现这些落在地上的火山灰跟雨水混合会凝固起来，变得十分坚硬，可以用作建筑材料，这就是最原始的水泥，现在意大利罗马城还有许多古罗马时期的混凝土建筑。后来经过工业革命的欧洲逐步改进了高温焙烧石灰石的配比，加入了许多其它的灰质成分，逐渐形成了现代水泥。
散漫自驾床车游
回答这个问题前，你先要搞懂一个基本的概念：
水化反应。
它是指溶质分子（或离子）和水分子发生作用，形成水合分子（或水合离子）的过程。
有点懵，让我们举个栗子;
CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O.
上边这化学方程式，是将无水的硫酸铜与水混合后发生反应的过程，最后两者反应形成了一种比较好玩的东西：五水硫酸铜。你很难说，这是一种物质，因为它实际上是两种物质的分子结构并没有变化，硫酸铜还是硫酸铜，水还是水。但奇怪的是，硫酸铜分子却和5个水分子紧紧地“抱”在一起，很难分开。
这种反应就是一个典型的水化反应。
水泥和水的结合过程，与此类似。
普通硅酸盐水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四种矿物组成的，它们可以通过烧制石灰石和其它矿物而获得。这四种矿物遇水均会发生水化反应。当然，它们的水化凝固时间不同，所以，为了减缓凝固速度，还会加速二水石膏等物质。
当水泥和水混合之后，两者间的水化反应就开始了，它会慢慢的凝固，此时，即便你把这坨混合物再投进水里，这个水化反应还会继续，外部的水已经基本上掺和不进去。正是这一特性，让水泥在建筑中发挥了不可代替的作用。
（答案补充：其实单就水而言，里边的水分子分布也是不均匀的，水分子也会因为化学键的作用，彼此抱在一起。所以，如果你能看得到水中的水分子，它也是如水化反应一样，一团团抱在一起的。）
应大家要求，补上水泥的发现史：
科学重口味
改变世界之发明，白蚁巢穴全球惊，促进人类工业化，群居城市摩天近！
暮鼓晨钟32
水泥：粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥 很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
中文名\t水泥
英文名\tcement
材料\t粉状水硬性无机胶凝材料
形状\t细磨成粉末状
1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水硬性 石灰，必须采用含有 粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。
1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于与水接触的工程。
1813年，法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。
1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁（Joseph Aspdin）发明了水泥并取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义。
1871年，日本开始建造水泥厂。
1877年，英国的克兰普顿发明了回转炉，并于1885年经兰萨姆改革成更好的回转炉。
1889年，中国河北唐山开平煤矿附近，设立了用立窑生产的唐山“细绵土”厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司，年产水泥4万吨。
1893年，日本远藤秀行和内海三贞二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥。
1907年，法国比埃利用铝矿石的铁矾土代替粘土，混合石灰岩烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝，所以叫做“矾土水泥”。
20世纪，人们在不断改进波特兰水泥性能水泥按用途及性能分为：
（1）通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
（2）专用水泥：专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。
（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥。
水泥按其主要水硬性物质名称分为：
（1）硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥；
（2）铝酸盐水泥；
（3）硫铝酸盐水泥；
（4）铁铝酸盐水泥；
（5）氟铝酸盐水泥；
（6）磷酸盐水泥
（7）以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。
水泥按主要技术特性分为：
（1）快硬性（水硬性）：分为快硬和特快硬两类；
（2）水化热：分为中热和低热两类；
（3）抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；
（4）膨胀性：分为膨胀和自应力两类；
（5）耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。
水泥命名的原则：
水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过长时，允许有简称。
通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。
专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。
特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。
以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组成成分的名称冠以活性材料的名称进行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。
水泥类型的定义
（1）水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。
（2）硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II，即国外通称的波特兰水泥。
（3）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~20%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号：P.O。
（4）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%~70%粒化高水泥按用途及性能分为：
（1）通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
（2）专用水泥：专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路硅酸盐水泥。
（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥。
水泥按主要技术特性分为：
（1）快硬性（水硬性）：分为快硬和特快硬两类；
（2）水化热：分为中热和低热两类；
（3）抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；
（4）膨胀性：分为膨胀和自应力两类；
（5）耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。）水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料
水泥按使用类型
（1）普通水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。
（2）硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II，即国外通称的波特兰水泥。
（3）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%~20%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号：P.O。
（4）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%~70%粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为 矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。
（5）火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%~40%火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。
（6）粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%~40%粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。
（7）复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%~50%两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。
（8）中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。
（9）低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。
（10）快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。
（11）抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。
（12）白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。
（13）道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料，0%~10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。
（14）砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。
（15）油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。
（16）石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料的水泥。
放飞梦想成就2019
1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。1796年，英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于与水接触的工程。1813年，法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁（Joseph Aspdin）发明了水泥并取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义。1907年，法国比埃利用铝矿石的铁矾土代替粘土，混合石灰岩烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝，所以叫做“矾土水泥”。