水泥 

制造水泥的主要原料是石灰石（80%~90%）、黏土（10%~15%）和铁矿粉（1%~2%）。为了控制凝结速率，还要在熟料中加入3%（以上均为质量分数）以下的石膏。

（1）水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程

混合生料进入回转窑的上端，受热到100 ℃时，主要是水分蒸发，这一段叫干燥带。干燥的生料继续在窑中前进，在与更热的气体相遇时，被加热到600 ℃左右，这时发生有机物燃烧和高岭土脱水。此时，由于黏土可塑性降低，块料粉碎成粉料，这一段叫做预热带。 

温度升高到900 ℃，石灰石发生分解，生成的CaO和黏土中的二氧化硅、氧化铝开始发生固态反应，这一段叫分解带。当温度升高到1 100 ℃以上，CaO和酸性氧化物的反应加快。这一段叫做煅烧带或称放热反应带。 

温度到达1 400 ℃左右，窑内物料开始烧结，部分开始熔融。这时硅酸二钙仍保持为固态，熔于熔融液里，与游离的CaO继续反应生成硅酸三钙（3CaO·SiO₂）。硅酸三钙以微小的结晶析出，即成熟料。这一段称为烧结带。 

经过烧结带后，熟料开始冷却而出窑，这一段叫做冷却带。 

（2）熟料中加入石膏，延缓水泥硬化速率 

首先来分析一下水泥的硬化过程： 

水泥配上适当分量的水后，调和成浆，经过相当时间，凝固成块，最后成为坚硬如石的物体，这一过程叫做水泥的硬化。硬化时发生下列反应：

    3CaO·SiO₂+2H₂O = 2CaO·SiO₂·H2O+Ca(OH) ₂ （水解）

    2CaO·SiO₂+H₂O=2CaO·SiO2₂·H₂O （水化）

    3CaO·Al₂O₃+6H₂O=3CaO·Al₂O₃·6H₂O （水化） 

第一个反应生成的Ca(OH) ₂由于开始时量少而溶解，随着量的增多，变成饱和溶液而后析出胶体Ca(OH) ₂，引起水合硅酸钙和水合铝酸钙凝成凝胶状胶体，这时水泥具有可塑性。胶状物经过一段时间，渐渐变结实，水泥就失去可塑性而凝结了。由于以上反应随着时间增加从水泥表面向内部慢慢进行，使凝胶更多且更结实。同时在形成胶体时，氢氧化钙凝胶和水合铝酸钙开始结晶，随着时间的增加，结晶的量增多，形成的晶体和无定形水合硅酸钙相结合，使之机械强度不断增大而硬化。 

在水泥组成中，与水作用的速率最大的是铝酸三钙和硅酸三钙，因此它们的含量对水泥的凝结硬化速率起着主要作用。当加入石膏时，硫酸钙和铝酸三钙作用，生成难溶的铝硫酸钙。由于这种化合物的生成，减小了铝酸三钙的作用，使胶凝速率变慢，因而延迟水泥的凝结时间和硬化速率。