主题：【原创】石灰和水泥 -- 燕人
家园 【原创】石灰和水泥 缘起
这篇文字是有感于一位网友的帖子。
我得承认，他说的大多是事实。科技前沿的发展我不清楚。在与我工作有关的建筑产品方面，从技术和品质上看，我们的确是样样不如人。我这篇文字是在给他的论据背书。
比方简单一个水龙头。德国品牌的Grohe, 国内叫做高仪的。单价可以卖到400英镑，国产同类的只有30美金。就是这样的成本差别，英国人还是宁要选Grohe。这里不仅是品牌或者外观设计这种主观因素在起作用。国产货的材质，机能和表面处理与国外名牌相比，还是有很大差别的。
有空的话我可以把我经手过的所有产品都中外比较一下。这个单子很长。
但是我只能部分同意他的观点，那就是我们目前还是在向西方学习中。
技不如人，向人学习，没有什末不可以。中华文明领先世界的时候，我们不也是被学习的对象吗？
天行健，君子以自强不息。这是中华文明的主要特征之一。
我们差，我们不如人。但是我们还在，总有一天会追赶上。Grohe在中国有工厂，这就是一个证明。
我对现状再如何的失望，对中华文明的信心还在。
这篇文字的另外一个目的，是帮助网友澄清一个说法，即下面所引用
有次我遇到一人，他跟我说，石灰分水硬和气硬，说中国用的是气硬，而法国那样的欧洲国家常用的是水硬，他们很多建筑刷耐用美观的装饰砂浆，其中水硬石灰是重要成份，而我国对等建筑在刷劣质涂料。说这话的老兄根本没有了解基本事实。当然更可能他在为国外产品做市场。我在英国的一家建筑公司做采购，多少了解一些建筑材料，因此可以帮助网友们回顾一下此类产品。我本人不是理工出身，也没有水泥相关工业经验，只能粗略谈谈此类产品的历史和装饰性用途。至于水泥产品更重要的结构性用途，我是不敢涉及了。尽管如此，文字中谬误之处在所难免。因此专业的朋友还请多指教。
一 石灰
二 水泥的早期发展
附：中国水泥工业
元宝推荐：铁手, 通宝推：baresi,猪头大将,里海虎,diamond,老木,东中,家园 附：中国水泥工业 转贴一篇关于中国水泥工业现状的文字，作者署名是中国国际工程咨询公司专家学术委员会顾问,原国家建材局局长王燕谋.为方便阅读，我删节了原文。
作者分别介绍了几个问题：
1.水泥最新工艺的应用
2.水泥工业的突出代表
3.水泥生产装备的自给
4.水泥工业为环保的措施
5.国产的优秀水泥品种
作者最后谈到对水泥工业未来的展望。这是一篇信息丰富，令人振奋的文章。请有兴趣的朋友耐心阅读。
中国水泥工业的强大2011-6-8
新中国成立六十多年来，中国水泥行业在党中央和国务院的正确领导下，经历了几代人的努力奋斗，取得了辉煌成就。中国水泥工业强大的标志主要有五个方面。
一、新型干法水泥产量稳居世界第一
新型干法是当今世界最先进的水泥生产方法。二十世纪七十年代到九十年代中期，中国水泥新型干法的发展处于技术开发阶段。1973年中国建材研究院立项研究预分解窑。1979年“冀东”和“海螺”向国外购买日产4000吨熟料新型干法成套设备各一套。此后，“渔峰”、“珠江”和“福建”陆续购买外国成套设备建设新型干法生产线。1983年国家建材局制订发展新型干法的技术政策。从此，水泥科技、设计、装备、地质、建设和生产等单位都转向新型干法。在制订技术政策的同年，决定在日产700吨到1000吨熟料生产线研究开发的基础上，对“江西”日产2000吨熟料生产线进行科技攻关。此后，又决定引进新型干法13项关键设备的设计、制造专利技术，并采用消化吸收这些引进技术制造的装备，建设“亚泰”引进吸收项目“一条龙”生产线。接着，建设了冀东日产4000吨熟料新型干法国产设备示范线。通过对外国成套设备和外国专利技术的引进、消化吸收，进行不断开发和自主创新，最终实现了新型干法技术装备的国产化。由于低投资建设难关的突破、调整结构政策的推进、市场需求快速增长的拉动和水泥协会的助推，在全国范围内掀起了新型干法水泥生产线建设的热潮，我国新型干法水泥产量迅速提高。2003年到2010年新增新型干法水泥熟料年生产能力11.5亿吨，占新型干法水泥熟料总年产能力的91％。
世界工业发达国家的新型干法水泥生产线大都建于二十世纪七十年代到九十年代，其总体技术水平与二十一世纪新建的生产线相比有一定差距。我国新型干法水泥生产线绝大部分是2002年以后建设的，不仅规模大，而且技术先进。生产线上普遍采用了生料辊压磨、带五级预热器和新型分解炉的回转窑、第三代冷却机、水泥挤压磨和高效选粉机等先进设备，使新建的新型干法水泥生产装备和工艺都达到了当今国际先进水平。
2010年我国新型干法生产线有1273条，熟料年生产能力为12.6亿吨，水泥产量16亿吨，占全国水泥总产量的85%，是全球水泥产量的一半，稳居世界各国水泥产量排名第一位。
二、一批优秀大型水泥企业已经崛起
改革开放三十多年来，中国水泥企业遇到两个历史性的大转变：一个是经济体制的转变，由计划经济转为社会主义市场经济；二是生产技术的转变，由立窑、湿法、半干法等落后技术转为预分解窑新型干法先进技术。在这两大转变中，有些企业被淘汰或被兼并，有些企业则发展壮大。
海螺水泥股份公司是走中国特色新型工业化道路的典型，是中国水泥行业发展新型干法的领头羊。海螺前身是宁国水泥厂，该厂是用购买外国日产4000吨熟料新型干法成套装备建成的。1982年开工建设，1987年通过国家验收，正式投产。通过建厂和投产，造就了一支新型干法的管理和技术队伍, 推进了中国水泥新型干法的快速发展。
海螺在经济体制转变中，不断改革，较快适应市场经济新形势，开展产品经营和资本经营两手抓。1995年利用境外财务资本扩建日产2000吨熟料新型干法生产线，跨出了资本经营的第一步。1997年10月，在香港联交所成功发行中国水泥行业在境外的第一只H股，2002年1月在上海证交所成功发行A股，建立了两个融资渠道，为企业高速发展提供大量资金。在资本经营的同时，进行企业制度改革，2001年经安徽省政府批准，成立由职工持股的海螺创业投资公司。2003年，在中共安徽省委和省政府领导下，将国有独资的海螺集团公司改制成国有控股公司，作为省政府出资人的安徽省投资集团持股51%，海创持股49%，海螺集团对海螺水泥股份公司相对控股，从而建立了有效的激励机制和约束机制。由于较早转变经营思想，及时适应市场经济发展新形势，海螺在市场竞争中水泥生产发展非常迅速。
海螺截止2010年底有新型干法生产线76条，熟料生产能力1.3亿吨，水泥产能1.5亿吨。2010年全年水泥和商品熟料合计净销售量为1.42亿吨，生产规模位居世界大型水泥企业的前列。
海螺有一个东西向长江与南北向沿海组成的T型物流系统，在这个系统的长江中游建立了三个千万吨级和二个500万吨级熟料基地，在长江下游和沿海建立了众多水泥粉磨站，形成一个生产物流体系，大大提高了企业生产集中度，充分发挥了水运的优势，对降低生产和经营成本非常有效。一个水泥企业具有如此庞大的生产物流体系，在世界上独一无二。
中国建材集团公司是中国水泥行业采用兼并重组方式为主取得快速发展的典型。该集团公司原是以新型房建材料为主业的一家建材企业，2003年决定发展水泥业务，打算快速扩大水泥产能。水泥企业扩大产能的方式有两种：一种是新建、扩建为主的方式；另一种是以兼并重组为主的方式。此前，中国大型水泥企业发展一般都采用了新建、扩建为主的方式。中国建材分析了当时水泥工业发展的形势和自身央企的优势，然后作出判断，为快速扩大水泥产能须采用以兼并重组为主的发展方式。中国建材抓住中国水泥工业发展过程中的各种机遇，冲破了工作中的思想束缚，在全国范围内大胆开展兼并重组工作，很快取得了成效。
2003年中国建材决定发展水泥业务时的水泥产量仅164万吨，通过以兼并重组为主的企业扩张，2010年水泥和商品熟料的合计净销量达到15227万吨，在世界大型水泥企业排名中位居前列。八年间，中国建材扩大水泥年产量1.5亿吨，创造了水泥发展史上的奇迹。
中国中材的水泥业务是从零开始，由兼并重组起步的。2003年收购第一家水泥企业汉中水泥厂，2004年成功兼并了新疆最大的水泥企业天山水泥股份公司，2007年通过联合重组宁夏建材集团而间接控股宁夏最大水泥企业赛马实业股份公司。近几年中国中材在这些企业的基础上进行扩建和新建，以及进一步兼并重组，水泥生产规模迅速扩大，已成为新疆、甘肃和宁夏等地最大的水泥销售商，在市场上具有举足轻重的地位。2010年中国中材水泥销量为3607万吨，商品熟料销量为1000万吨，水泥和商品熟料合计净销量为4607万吨，是国家重点大型水泥企业。
中国山水水泥集团股份公司是国企改制为民企、坚持技术进步和快速发展的典型。山水前身是直属中央建材部的水泥试验厂，建于二十世纪七十年代初的“文革”期间，仅有一条Φ3×45m立筒预热器窑生产线，年产水泥熟料11万吨。1996年对低投资建设日产2000吨熟料新型干法生产线进行攻关，取得了成功。2003年到2004年间，世界著名大型水泥企业法国Lafage公司曾三次派员去山水集团长清厂考察低投资和高速度建设的日产2000吨熟料新型干法生产线，对该生产线建设的成功表示高度赞赏。
山水在发展新型干法技术的同时，坚持企业制度改革。2001年在山东省、济南市党委和政府支持下，组建了主要由职工持股的山水世纪创新公司，于2005年遵照国家国资委有关规定，将国有企业改制成职工持股的民营企业。从而建立了非常有效的激励机制和约束机制。山水改制成民企后即引进了国际著名投资银行Morgan Stanley、世界银行系统的IFC和鼎辉私募基金等的资金，进一步改制成由国际财务资本和职工持股的股份公司。2008年7月，山水在香港联交所成功发行中国水泥行业在境外的第一只红筹股。建立与国际资本市场接轨的融资渠道，除能较方便地融资外，还有力地推动企业建立现代管理制度。
2010年山水全国水泥销量3932万吨，商品熟料销量984万吨，水泥与商品熟料合计净销量达4916万吨，已发展成为非常优秀的国家重点大型水泥企业。
天瑞水泥公司是民营企业转变落后生产方法采用新型干法先进技术而迅速壮大的典型。进入二十一世纪时，该公司有九条立窑和一条湿法窑生产线，年产水泥200多万吨。2001年天瑞决定转变生产技术方向，淘汰落后的立窑和湿法窑，发展先进的水泥新型干法。为此所采取的措施，首先是引进人才，然后是引进外资。引进了国际著名私募基金KKR和世界银行系统的IFC的资金,组成由国际财务资本持股的股份公司。2002年天瑞开始建设日产2000吨熟料新型干法生产线，2006年开始建设日产5000吨熟料生产线。2009年在郑州市郊建成投产日产1万吨熟料的大型新型干法生产线。该生产线不仅能耗省、劳动生产率高，而且其产品质量非常好，深受用户欢迎。郑州市所有混凝土搅拌站都采用天瑞水泥公司万吨生产线生产的水泥。
2010年天瑞水泥销售量为2211万吨，商品熟料销售量为610万吨，水泥和商品熟料合计净销量为2821万吨，已进入国家重点大型企业之列。
中国以海螺为代表的12个大型水泥企业都很优秀。世界排名前列的某些外国大型企业现在仍沿用落后的立波尔窑和预热器窑等。我国的优秀大型企业全都采用先进的预分解窑新型干法，生产规模除个别企业为年产熟料2000多万吨外都是年产熟料3000万吨以上。12个大型企业的熟料生产能力占全国新型干法熟料总产能的近50%，行业集中度大幅提高，她们是中国水泥工业的脊梁，是技术进步、调整结构、节能减排和市场有序竞争的主力军，在可持续发展中发挥着至关重要的作用。
三、水泥装备和工程企业已创立国际驰名品牌
新中国成立后，随着水泥工业快速发展，水泥技术和工程队伍从无到有、由小到大地成长壮大。二十世纪五十年代，这支队伍通过艰苦学习和不断实践，逐步掌握了当时流行的水泥湿法和半干法技术，用此技术建设了一批生产线。二十世纪七十年代，世界水泥技术发生划时代转变，他们顺应形势，坚持技术进步，很快掌握了水泥预分解窑新型干法技术，与水泥生产企业合作用该先进技术建设了众多现代化水泥生产线。
中材国际集中了全国实力最雄厚的水泥技术开发和工程服务力量，通过重组，实施了水泥装备开发、设计、制造和成套的集成，以及工厂设计、施工和试投产的集成，形成了“一条龙”式的技术开发链和工程建设服务链，这为不断创新技术、保证质量、节省投资和缩短工期创造了条件，大大增强了市场竞争力。技术开发链使装备国产化率达到90%以上，并保证装备与工艺不断提高，始终保持国际最先进水平。
2007年以来，中材国际在国外承包的装备与工程项目遍及亚洲、非洲、中东、欧洲和美洲的46个国家，包括工业发达国家和发展中国家。世界排名前列的著名大型水泥公司，如法国Lafarge和瑞士的Holcim等等都已成为中材国际的客户。
国际水泥装备和工程市场长期以来被丹麦Smith、德国Polysius和德国KHD等公司所垄断，占市场份额在80%以上。现在，中材国际完全打破了延续半个多世纪的垄断格局.
中材国际于2009年和2010年在全球水泥装备和工程市场所占份额分别是36%和37%，都高于Smith、Polysius和KHD公司，占世界第一位。市场分布、国际竞争对手的评价和市场占有率都充分说明，中材国际SINOMA已成为国际水泥装备和工程市场的驰名品牌。
当中材国际走向世界的同时，中国建材合肥水泥院、中国建材国际工程公司和中国建材凯盛工程公司也相继跨出国门，开发国际水泥工程市场，取得很好业绩。近几年他们与中材国际一起共占国际水泥工程市场份额40%～50％。
四、创建资源节约型和环境友好型社会取得显著成效
二十世纪六十年代，中国水泥工业成功利用工业废渣作原料。吉林化工厂利用电石渣替代石灰石原料，山东淄博制铝厂采用赤泥替代部分石灰石和粘土原料，一直沿用至今。近期新建了若干个利用电石渣作原料的水泥厂，大型化工厂的电石渣基本上都已被利用。利用工业废渣替代水泥原料，不仅节能减排，还可节省资源。
进入二十一世纪后，我国水泥工业技术结构快速调整，新型干法水泥产量占总产量的比例由2001年的11%提高到2010年的85%，从而使水泥熟料烧成煤耗大幅下降。一些优秀大型水泥企业的熟料标准煤耗已达到或超过104KgCe/t的国际先进水平。全国水泥熟料平均标准煤耗由2001年的150KgCe/t下降到2010年的115KgCe/t。技术结构调整导致节能减排的效果非常显著。
由于政府部门节能减排政策的导向、煤价和电价的高涨，2005年以来水泥企业低温余热发电技术的推广应用非常迅猛。到2010年，已有692条新型干法生产线上建设低温余热发电装置，占可设置生产线的75%；已设置低温余热发电装置的生产线熟料产量为8.54亿吨，占同年新型干法熟料产量的68%。2010年水泥企业低温余热发电总装机容量为4210 MW，发电295亿KWh，节省标煤991万吨，减排CO2 2378万吨。中国水泥工业低温余热发电的装机容量、节煤量和CO2减排量，与世界各国的水泥工业相比，都是首屈一指。
五、具有中国特色的特种水泥体系的形成
以中国建材研究总院为核心的科研、院校等单位，与生产企业密切合作，已开发出特种硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥等三个品种系列，以此形成具有中国特色的特种水泥体系。
特种硅酸盐水泥品种系列中的大坝水泥应用于举世闻名的长江三峡大坝工程；油井水泥用于我国不同自然条件的油田固井；核电水泥用于核电站建造核反应堆的混凝土外壳；白水泥用于广大公用建筑和民用建筑的装饰装修工程。
铝酸盐水泥品种系列中的耐火铝酸盐水泥应用于水泥、石化、化工和冶金等工业的高温窑炉工程，以及航天地面工程；铝酸盐水泥用于制造现代建筑业中流行的干拌砂浆。
硫铝酸盐水泥品种系列中的普通硫铝酸盐水泥应用于南极长城站和中山站工程负温施工，用于为迎接建国六十周年而进行的北京天安门金水桥和长安街的抢修工程，用于玻璃纤维增强水泥制品；铁铝酸盐水泥用于北京燕莎桥、三元桥和航天桥的快速施工，用于高层建筑的冬季施工，用于东南沿海的海洋工程。
硫铝酸盐水泥品种系列是由中国建材研究总院于二十世纪七十年代到八十年代发明的，是中国拥有知识产权的品种。硫铝酸盐水泥品种系列已有三十多年的应用历史，近二十多年来年产量一直保持在100万吨到200万吨。在冬季施工、快速施工和海洋工程方面具有巨大应用潜力，有着良好的发展前景。硫铝酸盐水泥品种系列的产生和发展，给特种水泥体系赋以中国特色。
中国特种水泥体系完全满足了国民经济高速发展的需要，像油井水泥、白水泥和硫铝酸盐水泥等还出口到国外。
中国已建立强大的水泥工业，但尚有不足之处，须在党中央科学发展观指引下继续努力。
1、坚持企业制度改革
在技术经济指标和财务指标方面企业间有一定差距，水泥行业提高效益的潜力很大。为提高效益，须通过进一步改革产权制度，完善激励机制与约束机制，充分调动管理层和员工积极性；通过管理制度不断改革，进一步建立和完善现代管理制度，提高科学管理水平。
2、理性开展企业扩张
近期水泥行业盲目扩张造成的不良后果屡见不鲜。当前一些水泥企业，特别是大型企业，都在两个层面进行扩张，一个是扩大产能，另一个是延伸产业链。扩大产能时，无论是新建扩建还是兼并重组，都须做好战略管理。新建扩建时应充分研究水泥厂建设三要素，即市场、资源和运输；兼并重组应把握好兼并三环节，即重组、融资和整合。做到理性扩张。
3、继续调整工业结构
2010年水泥行业尚有15%的落后产量，要通过政府干预和市场竞争，加速淘汰落后产能，调整技术结构。此外，还要通过兼并和淘汰，进一步提高行业生产集中度，调整组织结构；通过市场开发，增加通用水泥高等级水泥销售比例和提高特种水泥产量，调整品种结构。
4、对创建资源节约型和环境友好型社会给力
水泥工业节能环保工作尚有很大空间。低温余热发电技术要继续推广和提高。协同处置城市废弃物已有良好开端，今后须在各级政府的支持下加速向深度和广度的方向发展。水泥生产须通过技术开发，进一步节能减排。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 (五)水泥的装饰性用途（续） 水泥的其他装饰性用途
装饰性水泥在绝大多数情况下是白水泥。这是因为白色作为基色可以与任何其它颜色混合构成新的颜色。
在铺设瓷砖的时候，瓷砖之间必须保持一道缝。这是为瓷砖的热胀性预留的。随着瓷砖的品质改进，这道缝也是越来越小。用来填缝的物质，英文叫做tile grout，中文叫做薄泥浆，水泥浆的不一而足。传统做法，这类泥浆或者grout是水泥为基料混合的，因而瓷砖之间的颜色以灰色为主。欧洲的生产厂商以白水泥为基料混合其它颜色和添加剂，生产出即买即用的各类颜色的瓷砖泥浆。下图是一家著名厂家的瓷砖泥浆图谱：
外链图片需谨慎，可能会被源头改水泥铺地砖在国内已经得到大规模的使用。早期的水泥铺地砖是灰色的，因为那是通过普通波特兰水泥制造的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改现在出现了各种颜色的彩色水泥砖，都是以白色波特兰水泥为原料生产的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改国内很多城市铺设的广场砖，实际上属于陶瓷类产品。彩色水泥砖的强度普遍要优于这类广场砖，成本方面更有优势，应该优先得到发展。
欧洲厂家对白色破特兰水泥的运用涉及到包括墙面和地面表面的各种装饰性用途上。他们生产有一种人造石材，相比于我国的传统出口产品花岗岩，具有很好的成本优势。
外链图片需谨慎，可能会被源头改从产品归类上说，这种产品被作为铺地砖paving block和装饰用石材。生产厂商混合白水泥，颜料和其他填料，经过表面处理，使成品显示出类似于花岗岩的纹理和外观，如上图所示。在使用性能方面，这种人造石的强度和耐磨性能与天然花岗岩也相差无几。这种产品相比于天然花岗岩的一个显著优势，还是在于其颜色的多样性。由于它相对天然石材有巨大的成本优势，它在国内的应用也只是时间问题。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 水泥的装饰性用途：外墙装饰涂料render 当Joseph Aspdin于1824年申请他的水泥专利之时，他的产品的用途主要是装饰性，具体而言，是
for stuccoing buildings, waterworks, cisterns, or any other purpose为装饰建筑，水道，水罐或其他目的传统的装饰灰泥stucco是在建筑物的表面上施加的一种稠厚石灰砂浆lime mortar并加以美化，如花纹或者形象。它需要长时间才能在空气中硬化。Joseph Aspdin的波特兰水泥无疑简化了这工作。
外链图片需谨慎，可能会被源头改耶稣布教图，stucco浮雕，罗马末期作品
当William Aspdin的波特兰水泥成为市场主流后，它主要被用来制成混凝土，满足建筑上的结构需要。当然，波特兰水泥的颜色与波特兰石Portland stone很类似。 1852年法国人Francois Coignet于巴黎成功地用混凝土，木材和铁质托梁建造了一栋4层楼房并实现了天然石材的效果。1855年他就此取得了一份英国专利，自己评论道：
混凝土墙面不需要诸如石材之类的装饰品石材在建筑物中的统治地位看来到了尽头。水泥，混凝土和铁条注定会取代它
灰色的，或者说波特兰石颜色的各类建筑物就此大行其道。水泥和钢筋混凝土带来的建筑工业的效率，是当时社会最需要的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改伦敦一座维多利亚时代的建筑，红砖外墙
在英国，建筑物外墙的装饰通常有两种：一种是砖石效果，即masonry。外墙用各种砖或者石材直接砖砌而成，水泥泥浆cement mortar做粘合剂，此外不需要任何其他装饰材料；另一种就是render，即各种颜色和效果的水泥泥浆混合物外墙装饰效果。Masonry特别是红棕系列颜色的粘土砖clay bricks的外墙是英国的建筑特色之一。一个中国人到欧洲旅游的话，如果先去大陆地区的古典城市如巴黎后再到伦敦的话，会感到住房建筑风格的显著区别。随着时代变迁，粘土砖和masonry work的成本相对较高，中低档住宅市场主流的外墙多使用render效果。另外高层建筑基本上也是render为多，当然高档项目也有使用天然石材等做表面。
外链图片需谨慎，可能会被源头改pebble dashing
传统的外墙涂料render是波特兰水泥和细砂的混合物。它除了有装饰作用，还提供额外的建筑物密封效果。工人把混合物按照设计的厚度要求，均匀覆盖在建筑物外墙上即可。涂料干燥后再刷上颜色，这是一种装饰手法。另外一种是保留涂料的本色， 但是把碎石粒敷在涂料上，产生一种独特的装饰效果，英国人叫做pebble dashing。因为在波特兰水泥混凝土表面刷颜色的效果不理想，pebble dashing 曾经在英国非常流行。这种手法实际上可以看作是一种装饰性混凝土。当水泥泥浆硬化后，碎石牢固地镶嵌在其中。不同颜色和尺寸的碎石可以提供多样化的房屋外观。
外链图片需谨慎，可能会被源头改水泥性传统涂料的问题在于，建筑物外墙会吸取涂料中的水分，最终导致外墙涂料出现裂缝，严重时会从墙面脱落。传统工艺是覆盖两层以上的涂料来延缓这个问题。建筑物本身的热胀冷缩也会加重这个问题。现代水泥性外墙装饰涂料的基础是法国La Farge公司于２０世纪初期开发的白色波特兰水泥。白色波特兰水泥与无机颜料混合可以提供很好的颜色效果，这是普通波特兰水泥无法比拟的，所以传统的在涂料表面刷漆的工序被节省下来。法国人在白色波特兰水泥基础上发展了单层外墙涂料monocouche，英文对应词single coat。Monocouche已经成为欧盟的外墙涂料标准之一。
外链图片需谨慎，可能会被源头改开裂的pebble dashing
Monocouche不仅仅是简单的白色水泥加颜料，它的出现是现代工业整体发展的结果。就建筑物而言，新建筑物外墙较之以前有更好的密封功能，所以不需要传统方式的多层外墙涂料。Monocouche因而可以直接使用在外墙表面，就是所谓的单层涂料的意义。但是对于旧的建筑物，它还需要其他底层涂料预先覆盖后才能使用，这就不是单层涂料了。它的装饰效果不仅来自于白色波特兰水泥，更重要的是提供颜色的无机颜料体系。随着现代无机化工工业的发展，monocouche厂商可以供应多达５０种以上的颜色，这为建筑设计师提供了充分的想象空间。除了装饰效果，Monocouche还具备防水功能，维护相当方便。因为它覆盖的层很薄，建筑物整体的热胀冷缩对它产生的影响较传统涂料要小。
外链图片需谨慎，可能会被源头改实现红砖效果的外墙涂料，英国K Bend公司Kilwaughter Chemical Company
外墙涂料的世界领先者之一是法国的圣戈班伟伯公司的。这家公司原文Saint-Gobain Weber，中文名字是他们自己翻译的。２０１０年时他们在上海开设了一间生产这种单层涂料的工厂供应中国市场。我们看一下他们的Monocouche产品原料表：
2. COMPOSITIONA blend of Portland cement, lime, graded aggregates, fillers and small quantities of other additives.
Portland cement (CAS No.65997-15-1)
EEC Symbol: Xi R Phrases: 36/38
这个列表中没有明确的部分实际上是有机添加剂，具体应该是有机硅化合物或者亚克力acrylic。Monocouche的防水功能就是来自产品中的这少量有机添加剂。有厂家专门生产混合了有机添加剂和白色波特兰水泥的合成水泥作为外墙涂料，其主要特性是防水功能。在此基础上，出现了所谓外墙密封系统external insulation system, 是最新的环保节能产品。我们还是以圣戈班伟伯公司的产品为例，见下图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改图中建筑物墙外是一层绝热材料。绝热材料层上是两层有机添加剂强化的水泥性砂浆，中间夹有一层玻璃纤维制成的丝网，为砂浆提供支持，同时减轻建筑物热胀冷缩的后果。表面一层还是有机添加剂强化的水泥性砂浆。这层砂浆就是monocouche，设计师可以采用任何颜色来装饰整体建筑。
毫无疑问，这样的外墙系统有相当好的保温，防湿和装饰效果。成本是房屋开发商唯一需要考虑的问题
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本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 现代水泥的生产和质量控制 (三)现代水泥的生产和质量控制
总括而言，石灰和水泥的差异在于三点：1。水泥的凝结速度快。2。水泥可以在水中凝结。3。水泥凝结后的强度远高于石灰。这些差异是水泥的化学成分决定的。而水泥的化学成分和比例与水泥的生产方式有关。通过对原料矿石的筛选，和生产过程的精密控制，水泥工厂可以提供各种符合设计要求（凝结时间，凝结强度）的水泥制品。
外链图片需谨慎，可能会被源头改早期的瓶式窖炉
在William Aspdin的年代，水泥生产通过固定的瓶式窖炉实现，而这种窖炉与生产瓷器的窖炉几乎没有区别。所谓瓶式窖炉，说的是窖炉的外观如同一个瓶子。工人从瓶颈开口处把原料和焦炭放到窖炉中，在瓶底开口处收集烧好的clinker。从填料，点火，烧结到冷却的一个周期需要4-7天完成。等到William意识到窖炉温度对水泥产品的重要性时，他和父亲有了一次决定性的冲突。这导致了父子分手和现代水泥的诞生。William的生产工艺要求在窖炉内温度达到1450C。过高的燃料成本使得他的水泥价格比罗马水泥高出一倍。当波特兰水泥成为通用产品后，市场竞争机制促使生产商们设法控制生产成本，尤其在于燃料的使用效率。固定窖炉技术改进的最高峰止于1875年的霍夫曼式窖炉。这是一种由多达18个燃烧室环绕组成的窖炉。每若干个相邻的燃烧室相继起到单独的窖炉的作用，冷却成品所转移的热量通过气道输送到下一组燃烧室。从1870年开始，一系列关于旋转窖炉的英国专利被授予，但是真正实用的旋转窖炉是在美国的水泥工业开始的。从1895年开始，旋转窖炉逐渐成为水泥生产的标准设备。
外链图片需谨慎，可能会被源头改预热塔和旋转窖炉
现代水泥生产通常包含三个工序。首先从自然中提取石灰岩和粘土。从Joseph Aspdin看似可笑的波特兰水泥专利文件我们就可以理解，符合条件的矿藏，便利的运输都是水泥工厂的最基本要素。石灰岩和粘土被运到水泥工厂后，经过粉碎这第一道工序，才能进入下一道工序，烧结。烧结是在旋转窖炉rotary kiln中进行的。旋转窖炉是现代水泥工厂的核心设备。它的外观像是一条大管子，倾斜着放在水平面上。英国传统的湿法工艺要求的旋转窖炉长度可以达到200米，管内直径有6米。原料经过预热后，从高的一端进入，凭借重力作用滑向低的一端。由于窖炉是转动的，原料在下滑的同时混合在一起。低端有明火形式的热源，能够提供高达1500C的温度。低端也是成品的出口。经过高温烧结形成的炉渣状物质clinker经人工鼓风快速冷却，进入存储库。用来冷却clinker的空气吸收热量后被循环用来预热原料。第三个工序是磨粉，即是把clinker磨成一定细度的粉末成为成品水泥。在这个过程中通常要加入适量的生石膏CaSO4.2H20作为水泥凝固时间调节剂。
外链图片需谨慎，可能会被源头改干法水泥生产过程示意图
如图所示，在A点即预热塔内，石灰岩已经多半分解。在B点的温度大致1000C -1200C，原料结合成中间产物。C点就是燃烧区，温度达到1450C以上。小扁球状的clinker和其矿物组成在此固定。clinker在出口处经快速冷却后即可入库待用。实际过程比这个图示要复杂。整个生产过程是充分可控的。在原料和clinker的化学分析结果被实时反馈到生产过程中，以保证最终产品的理化指标符合设计要求。
Clinker的直径大致在1毫米到25毫米之间。它是一种复杂的不同化合物共存的形态。可以想象成一种溶解了许多物质在内的溶液，不过是固体形态。实际上在1450C铝酸盐，铁铝酸盐，未参与反应的二氧化硅和氧化钙都熔化混杂在一起，形成类似火山熔岩类的物质。所以在水泥内不存在单一的化学物质。从这点看，水泥与自然存在的岩石很类似。
就普通波特兰水泥OPC来看，其矿物组分主要是4类：Alite (主要成分是硅酸三钙Tricalcium silicate) ，占总重的65%左右；Belite（主要成分是硅酸二钙Dicalcium silicate），占总重的15%左右；铝酸三钙（绝大部分是铝酸三钙Tricalcium aluminate），占总重的7%左右；铁铝酸四钙（绝大部分是铁铝酸四钙Tetracalcium aluminoferrite），占总重的8%左右。总重的剩余成分是人工添加的生石膏和其他少量杂质。
外链图片需谨慎，可能会被源头改上图为Clinker的光学显微照片。棕色为Alite, 蓝色为Belite，浅色为铁铝酸钙+铝酸钙。灰色部分是做样本用的树脂。为了显示效果，颜色经过人工处理。
波特兰水泥之所以会呈现这样复杂的成分，主要原因在于，作为原料的天然石灰岩和粘土，本身就有非常复杂的成分。虽然原料中的有效成分碳酸钙和二氧化硅经高温烧结成为硅酸三钙，其它化学成分也通过不同的化学反应生成各类化合物。
硅酸三钙是波特兰水泥中最重要的功能组分。作为标准化的产品，生产商通常向市场提供含有固定比例的硅酸三钙的水泥。在生产过程中有几个关键需要精密控制，才能达到这个目的。
首先是原料选择。因为天然石灰岩的化学成分不固定，每批到达工厂的石灰岩会含有不同比例的碳酸钙。工厂通常先储存粉碎后的石灰岩，然后按照需要混合不同批次以达到目标水平的碳酸钙比例。粘土中含有不同比例的二氧化硅，氧化铝等成分，因此同样需要混合批次。
原料的磨粉过程也极为重要。因为化学反应是在分子水平上进行的。固态下的化学反应，只有通过非常精细的粉末并且充分混合，才有可能完成。旋转窖炉的自旋功能就是起到混合原料的作用。在早期的水泥生产中，厂商通常用水把原料调成泥浆，因为水作为介质可以更好地把原料均质化。但是这种湿法工艺消耗更多燃料，因此被逐渐淘汰了。
窖炉的温度控制也是关键点之一。硅酸三钙只有在1450C的高温时才会形成。当温度下降到1200C时部分硅酸三钙会降解成硅酸二钙和氧化钙。所以在窖炉末端出口处成品clinker需要快速冷却。尽管如此，硅酸二钙和氧化钙的形成是不可避免的。
波特兰水泥的最后一道生产工序是把clinker磨粉。这与原料磨粉是同样目的，为了促进分子水平上的化学反应，不过在这里是硅酸盐的水合反应hydration。如果不同批次的成品中硅酸三钙比例差别过大，工厂可以在包装之前再次混合不同批次的产品。
工业产品是一国综合实力的象征。我们看到，虽然波特兰水泥的基本化学原理很简单，其生产实现过程要复杂得多。这是一个高能耗，高污染，同时对设备，技术和管理要求极高的产品。生产技术水平主要体现在成本控制和品质控制两个方面。水泥产品是一种低价值的基础建筑产品，大多数情况下在本地生产和销售。大型水泥跨国公司通过收购当地的水泥厂商进入本地市场。英国作为水泥工业的发源地，满足于本国技术和优质原料，面对20世纪德法日等国的技术进步而反应迟缓。其后果是英国的水泥工业主体已经沦为国际大公司（来自德国和法国）的生产部门，这与英国的国际地位是相关的。
随着环保理念的发展，水泥工业对环境的影响也逐渐引起关注。如何减少对自然环境的影响体现出水泥生产体系的成熟程度。在英国，许多开采过的石场被开辟成公园。对其他工业废物的利用也是现代水泥工业的一个特点。这方面的典型例子是钢铁工业的废物，炼钢过程中产生的鼓风炉炉渣blast-furnace slag。炉渣的形成机理与成分与火山灰很类似。所以水泥工业直接将炉渣磨粉，按比例与普通波特兰水泥混合。
最后谈谈白色波特兰水泥。它可以算是水泥生产品质控制的一个极端例子，也是水泥的装饰性用途的基础产品。
普通波特兰水泥OPC的颜色是灰色的。它与英国出产的一种石材波特兰石的颜色很类似，正好适合英国人保守内敛的审美观。普通波特兰水泥与彩色颜料混合的效果也不美观。20世纪初，法国的La Farge水泥公司开发出白颜色的波特兰水泥。这种水泥与彩色颜料混合后产生很好的装饰效果。
外链图片需谨慎，可能会被源头改白色波特兰水泥与普通波特兰水泥的对比
白色波特兰水泥的生产对原料要求较之普通波特兰水泥要苛刻。水泥的灰色调来自于石灰岩和粘土中的杂质形成的化合物，具体而言是铬，镁，铁，铜等金属化合物。工厂在分析石灰岩成分后，会只采用这类金属氧化物比例相当低的批次作为原料。举铁氧化物为例，普通波特兰水泥的石灰石原料可以容许0.3%的氧化铁杂质，而白色波特兰水泥则要求石灰岩中的氧化铁含量不超过0.1%。对粘土的要求尤其不同。生产白色波特兰水泥的粘土是作为瓷器原料的高岭土。不过高岭土中二氧化硅的比例偏低，因此原料中需要加入沙子。这是相当纯净的二氧化硅。原料磨粉机械通常采用铬合金钢作为磨具原料。因为沙子的硬度很高，会导致铬合金钢的磨损，而磨损部分会混入磨粉原料中，这正是工厂所要竭力避免的情形。通常的解决办法是把沙子用陶瓷磨具单独磨粉，然后与其他原料混合。
白色波特兰水泥的生产也要求更高的窖炉温度。这是因为原料铁杂质少导致窖炉中较少的熔岩产生，这不利于clinker的形成。补偿方式就是提高窖炉温度。
对白色波特兰水泥颜色品质的评定是以重晶石粉末的颜色为100%标准。欧盟标准白色波特兰水泥的白度通常在85%以上。这与我国的国家标准是一致的。
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本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 我给燕人做个国内专业术语的注释吧 clinker是熟料，对照前面烧之前的就叫生料，瓶式窖炉看起来就是立窑，后面那个就是回转窑，预热塔看起来应该是国内所谓预分解窑。Alite 国内过去也叫a矿，或者叫阿里特，Belite有时候叫B矿，或者叫贝里特。
水泥工艺一般我们叫两磨一烧。就是生料磨细入窑炉，出来的熟料再磨一次。那个显微照片好像是偏光显微镜片子。
白色水泥那块写的很好啊，不过有个小笔误吧，水泥灰色是来自氧化铁的。所以白水泥里面不能有氧化铁。
楼下的弟兄也做了个注释，对窑炉解释的很清楚了，我就不赘述了，拉法基公司我记得四川绵阳好像有一个，建厂的时候猎头还挖我 来着要不是地震，我没准就去那边了。小野田公司大连有一个。
不过楼下的哥们说错了两处，看来Cipher兄弟不是学水泥的呵呵，第一，现在畅销产品的粉煤灰其实主要是来自电厂烧煤的飞灰，所以英文名字是fly ash。炉渣磨碎了不是粉煤灰，慢冷的炉渣其实是没有什么活性的。水泥熟料生产里面一般不考虑有粉煤灰的。镁含量控制主要是怕游离氧化镁含量高造成安定性不良。这个氧化镁来自石灰矿，因为石灰矿就是碳酸钙经常伴生碳酸镁。这样烧的时候就会有碳酸镁烧成氧化镁留下来，对水泥水化后的体积安定性造成影响。
第二是水泥强度等级分两类，硅酸盐水泥强度等级从42.5到62.5和62.5r。R表示快硬早强。其他品种水泥强度等级是从32.5到52.5的。粉煤灰水泥是有的，不过恰恰是不能修路的，因为粉煤灰水泥耐磨性比较差，不能修路。一般低强度等级水泥也不是高强度等级水泥掺黄土，而是熟料掺入粉煤灰（就是粉煤灰水泥），或者矿渣，或者火山灰，或者两种复合掺入。现在修桥一般都得是52.5或者以上的水泥了。盖房子也很少32.5了。