水泥的历史与发展现状

水泥的历史与发展现状

水泥被誉为建筑的“粮食”，现代水泥按化学组成可以分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥三大类。目前，全世界水泥产量已达20多亿吨，是现代社会不可或缺的大宗产品。现代水泥的诞生，是在古代众多建筑胶凝材料的基础之上，经过人类长期实践不断积累的结果。回顾水泥的发展历程，我们可以一直追溯到人类文明发端的上古时期。

在中国，大约公元前5000-3000年的仰韶文化时期，就有人用“白灰面”涂抹山洞、地穴的地面和四壁，使其变得光滑和坚硬。“白灰面”因呈白色粉末状而得名，它由天然姜石磨细而成。姜石是一种二氧化硅较高的石灰石块，常夹在黄土中，是黄土中的钙质结核。“白灰面”是至今被发现的中国最早的建筑胶凝材料。

仰韶文化半穴居建筑

大约在公元前3000-2000年间，古埃及

人开始采用煅烧石膏作建筑胶凝材料。金字

塔的建造过程中就使用了这种材料。在公元

前30年埃及并入罗马帝国版图之前，古埃

及人都是使用煅烧石膏来砌筑建筑。

古埃及人使用煅烧石膏将金字塔上的石

块粘合在一起

公元前16世纪，在中国商代，地穴建筑

迅速向木结构建筑发展，此时除继续用

“白灰面”抹地以外，开始采用黄泥浆砌

筑土坯墙。

公元前800年左右，古希腊出现了硬度较高的石灰砂浆。

公元前7世纪，中国周朝出现了石灰。这种石灰是用大蛤的外壳烧制而成。蛤壳主要成分是碳酸钙，它将煅烧到碳酸气全部逸出即成石灰。这种工艺自周朝开始到明代仍未失传，在中国历史上流传了很长的时间。

在随后到来的战国时代（公元前403-221年），人们开始使用草拌黄泥浆筑墙，还用它在土墙上衬砌墙面砖。在中国建筑史上，黄泥浆和草拌黄泥浆作为胶凝材料一直沿用到近代社会。

公元前300年，古代巴比伦人使用沥青粘合石块和砖块。

公元前146年，罗马帝国吞并希腊，这一事件催生了建筑史上一种非常有名的材料——罗马砂浆。古罗马人在继承希腊人生产和使用石灰的基础上，对石灰的使用工艺进行了改进。这种工艺不仅要在石灰中掺入砂子，而且还要掺入磨细的火山灰（在没有火山灰的地区，则掺入与火山灰具有同样效果的磨细碎砖）。这种“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆就是建筑史上大名鼎鼎的“罗马砂浆”。罗马砂浆在强度和耐水性方面都较“石灰-砂子”的二组分砂浆有很大改善，用它砌筑的普通建筑和水中建筑都较耐久，有些甚至保留到现在。

罗马砂浆的制作工艺在当时得到了广泛的传播。古代法国和英国都曾普遍采用这种三组分砂浆砌筑各种建筑。在欧洲建筑史上，“罗马砂浆”的应用延续了很长时间。

公元5世纪，在中国南北朝时代出现了一种名叫“三合土”的建筑材料，它由石灰、黏土和细砂所组成。“三合土”是以石灰与黄土或其他火山灰质材料作为胶凝材料，以细砂、碎石后炉渣作为填料的混凝土。“三合土”与“罗马砂浆”有许多类似之处。

在公元9-11世纪的欧洲，“罗马砂浆”技术几乎失传。由于石灰煅烧效果较差，再加上碎石也并未磨细，这一时期的砂浆质量很差。公元12-14世纪，石灰煅烧质量逐渐好转，碎砖和火山灰也已磨细，“罗马砂浆”质量恢复到原来的水平。

18世纪中叶，英国航海业蓬勃发展，然而，由于找不到合适的胶凝材料砌筑灯塔，英国的航海业同时也面临着严峻的安全问题。英国国会不惜重金聘请专家建造坚固耐用的灯塔。被尊称为英国土木之父的工程师史密顿（J.Smeaton）承担起了这项任务。

1756年，史密顿在建造灯塔的过程中，研究了“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆中不同石灰石对砂浆性能的影响。他发现，使用含有粘土的石灰石制成的砂浆加水后能慢慢硬化，在海水中的强度较“罗马砂浆”高出很多。史密顿的这一发现是水泥发明过程中知识积累的一大飞跃，不仅对英国航海业做出了贡献，也对“波特兰水泥”的发明起到了重要作用。

1759年，史密顿使用这种新发现的砂浆一举建造成功了举世闻名的普利茅斯港的漩岩（Eddystone）大灯塔。

Eddystone大灯塔

1796年，英国人派克（J.Parker）发

明了“罗马水泥”，并取得了该水泥的专利

权。“罗马水泥”在生产过程中用到了一种被

称作“Sepa Tria”的黏土质石灰岩。派克将

这种石灰岩磨细后制成料球，然后在高于烧石

灰的温度下煅烧，最后进行磨细制成水泥。“罗马水泥”凝结较快，可用于与水接触的工程，在英国曾得到广泛应用，一直沿用到被“波特兰水泥”所取代。

差不多与“罗马水泥”生产的同时期，法国人采用泥灰岩制造出水泥。美国人用Rosendale和Louisville地区的水泥灰岩也制成了天然水泥。在19世纪80年代以后很长的一段时间里，天然水泥在美国得到了广泛应用，在建筑业中曾占很重要的地位。

1822年10月22日，英国人福斯特（J.Foster）发明的“英国水泥”（British Cement）获得英国第4679号专利。福斯特将两份重量白垩和一份重量黏土混合后加水湿磨成泥浆，送入料槽进行沉淀，置沉淀物于大气中干燥，然后放入石灰窑中煅烧，温度以料子中碳酸气完全挥发为准，烧成产品呈浅黄色，冷却后经细磨制成水泥。“英国水泥”由于煅烧温度较低，其质量明显不及“罗马水泥”，尽管售价较低，但销售量不大。这种水泥虽然未能被大量推广，但其制造方法已是近代水泥制造的雏型，这是水泥制造工艺中的又一次重大飞跃。1824年，这绝对是一个值得大书特书的年份。在这一年，世界最早的硅酸盐水泥——波特兰水泥诞生了，它的发明者是一位名叫阿斯谱丁（J.Aspdin）的泥水匠。1824年10月21日，这位英国利兹城的泥水匠获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书，从而成为了被后世永远牢记的水泥发明人。

在阿斯谱丁的专利证书上叙述了“波特兰水泥”的制造方法：把石灰石捣成细粉，配合一定量的黏土，掺水后以人工或机械搅和均匀成泥浆。置泥浆于盘上，加热干燥。将干料打击成块，然后装入石灰窑煅烧，烧至石灰石内碳酸气完全逸出。煅烧后的烧块在将其冷却和打碎磨细，制成水泥。使用水泥时加入少量水分，拌和成适当稠度的砂浆，可应用于各种不同的工作场合。该水泥水化硬化后的颜色类似英国波特兰地区建筑用石料的颜色，所以被称为“波特兰水泥”。

不过，根据专利证书所载内容和有关资料，阿斯谱丁未能掌握“波特兰水泥”确切的烧成温度和正确的原料配比。因此他的工厂生产出的产品质量很不稳定，甚至造成有些建筑物因水泥质量问题而倒塌。

1843年，阿斯谱丁的长子William Aspdin（1816～1864年）组建Maude,Son ＆Co公司，并生产出了真正的波特兰水泥。这种水泥应用于新建的伦敦议会大厦（1840～1852年）。W.Aspdin所采用的生产工艺煅烧温度较高，物料除“弱烧”部分外还有很大一部分达到了烧结，即一部分物料已熔融，另一部分仍为固相，其产品具有更高的强度，性能也远优越于罗马水泥，按I.Ch.Johnson法检验的容重达到1130g/L，按现在的标准衡量应属波特兰水泥。

阿斯谱丁父子长期对“波特兰水泥”生产方法保密，采取了各种保密措施：在工厂周围建筑高墙，未经他们父子许可，任何人不得进入工厂；工人不准到自己工作岗位以外的地段走动；为制造假象，经常用盘子盛着硫酸铜或其他粉料，在装窑时将其撒在干料上。

1845年，英国水泥专家强生（I.C.Johnson）发现，含有一定数量玻璃体的水泥烧块经煅烧、磨细后具有非常好的水硬性。另外他还发现，在烧成物中含

有石灰会使水泥硬化后开裂。根据这些发现，强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈黑绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿斯谱丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被确定。

1849年，Pettenkofer和Fuches二人第一次对波特兰水泥的成份进行了精确的化学分析。

1872年，强生对阿斯普丁发明波特兰水泥时所使用的瓶窑（Bottle Kiln）进行了改进，发明了专门用于烧制水泥的仓窑，并取得专利。

1884年在德国，狄兹赫（Dietzsch）发明立窑，并取得专利权。丹麦人史柯佛（Schoefer）又对立窑进行了多次改进。

从1886年开始，英国开始使用回转窑（rotary kiln）代替先前使用的立窑（vertical shaft kilns）。

1887年，法国人Henri Le Chatelier将硅酸、硅酸二钙、磷酸铁铝与石灰采用合适的比例混合后生产水泥。他同时认为，水泥硬化是因为水泥与水反应生

成了结晶物质造成的。

Henri Le Chatelie

1893年，日本人远藤秀行和内海三贞

二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥，并取得专

利权，这比法国的比埃尔发明的不怕海水的矾

土水泥还要早。

1895年，美国工程师亨利（Hurry）和化验师西蒙（Seaman）进行回转窑煅烧波特兰水泥的试验，终于获得成功，并在英国取得第23145号专利证。这项成果是两人经过十八年的不懈努力而取得的。

1897年德国贝赫门（I.A.Bachman）博士发明余热锅炉窑。

1900年，水泥试验基本规范建立。

1906年，启新洋灰股份有限公司在中国唐山成立，中国水泥工业由此发端。

1907年，法国人比埃尔使用铁矾土代替粘土，与石灰岩混合后烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝，所以叫做“矾土水泥”。与一般的硅酸盐水泥相比，矾土水泥具有不怕海水的特长。

1912年前后，丹麦史密斯（F.L.Smith）水泥机械公司用白垩土和其他辅助原料制成水泥生料浆，用它取代干生料粉在回转窑上进行煅烧试验，取得成功，从而开创出湿法回转窑生产水泥的新方法。

1913年前后，德国人在立窑上开始采用移动式炉篦子（Movable Grate）使熟料自动卸出，同时进一步改善通风。

1932年6月1日，曾在丹麦史密斯水泥机械公司工作过的工程师伏杰尔·彦琴森（M.Vogel-Jorgensen）向捷克斯洛伐克共和国专利办公室（Patent Office）首次提出四级旋风筒悬浮预热器的专利申请。专利于1934年7月25

日被批准并公布，编号为48169。

1936年，美国Hoover大坝和Grand Coulee大坝建成，这是人们第一次使用水泥建造大型水坝。

Grand Coulee大坝

1951年，德国洪堡公司以工程师密勒

（F.Muller）的专利技术为基础，制造出世界上第一台四级旋风悬浮预热器。

1970's，钢纤维混凝土开始应用到工程建设中。同时期，中国发明了硫酸盐水泥，这是迄今为止中国发明的唯一一种水泥。

1971年，日本石川岛播磨重工业公司在洪堡窑的基础上首创水泥预分解窑。

1975年，多伦多CN电视塔建成。这座混凝土建筑是目前世界最高的单体建筑物。

1980's，混凝土减水剂开始应用。

1985年，中国水泥总产量达1.46亿吨，产量首次位居世界第一。

1990's，法国FCB公司开发出HOROMILL（又叫卧式辊磨）。这种HOROMlLL 磨是继辊压机、立式磨之后发展起来的新一代水泥粉磨技术。

HOROMlLL磨

1992年，世界最大的混凝土水利工程——中

国三峡大坝开建。这是水泥在人类改造自然过程中

的又一个值得记忆的重大事件。

三峡大坝

人类使用建筑胶凝材料的历史已有几千年，在现代水泥诞生之前，人类正是利用这些材料，在建现出蓬勃发展的态势，水泥业也随之得到了迅速发展。造出了一座座流芳百世的不朽建筑的同时，还为现代水泥的发明积累了足够丰富的技术和经验。现代水泥的诞生，更是极大催发了人类的创造潜能，在它的帮助下，人类将众多以前看似不可能实现的建筑由图纸变成实物。水泥对人类文明进程的影响，是革命性的。2007年水泥产量为13.6亿吨，同比增长10.12%。水泥熟料产量9.62亿吨，同比增长10.2%，其中预分解窑熟料4.91亿吨，同比增长22.1%。新型干法水泥比例达到51%，同比增长5%。

1.2水泥产量分布

中国水泥产量主要分布在华东和中南地区，占全部水泥产量66%的份额；其次为华北和西南地区，分别占12%和11%；东北和西北地区的水泥产量偏小，两地区合计为水泥总产量的11%。

1.3新型干法水泥熟料生产线

截止2007年底，经中国水泥协会统计，新型干法熟料生产线798条，年熟料总产能为60704万吨（按86%运转率计）。其中2000t/d以下规模的生产线320条，占熟料总产能17.83%；2000至5000t/d以下规模生产线340条，占熟料总产能45.37%；5000t/d及以上规模生产线137条，占熟料总产能的36.80%。

1.4企业集团快速成长

2007年，熟料设计产能超过1000万吨的企业集团达到12家，拥有新型干法生产线共213条，熟料设计生产能力23954万吨，生产线条数和熟料设计生产能力分别占全国的26.7%和39.5%。企业集团生产线单线平均规模是全行业单线平均规模的1.5倍。此成绩的取得，显示了重组联合的魅力。

1.5水泥出口情况

2007年中国水泥和熟料出口3301万吨，比上年下降8.6%，出口金额11.5亿美金，比上年下降2.6%。其中水泥出口1519万吨，下降21.7%，熟料出口1781万吨，增长6.5%。

2007年7月1日，国家出台取消水泥退税政策，加之人民币持续升值抑制了水泥出口的快速增长，出口价格呈上涨趋势。

1.6水泥技术与装备水平提高

我国水泥工业技术与装备已形成系列化、大型化并向生态化迈进。水泥工业技术是伴随着新型干法水泥的快速发展而迅速进步。新型干法已形成1000t/d～10000t/d系列生产线的技术与装备，其中6000t/d及以下生产线技术装备已实现了国产化，10000t/d生产线技术装备已基本实现了国产化，技术经济指标大幅度提高。标志着我国新型干法水泥成套技术装备主要技术指标已达到世界一流水平，并参与了全球水泥装备市场竞争。截止2007年6月,我国水泥装备出口项目达150余个，年熟料生产能力1.1亿吨，出口水泥装备约70万吨，项目合同金额83亿美元。出口区域覆盖欧美等49个国家，是我国率先以自有知识产权带动成套技术装备出口的工业行业之一。

1.7单位产品能源消耗

2007年建材工业能源消耗总量1.93亿吨标准煤，占全国能源消耗总量的8.5%；水泥工业能源消耗总量1.43亿吨标准煤，占建材工业能源消耗总量73.59%，因此抓好水泥工业节能就等于抓住了建材工业节能。

单位产品能耗进一步下降，据建材联合会信息部初步统计，2007年吨水泥熟料综合能耗138千克标准煤，同比下降2.0%；吨水泥综合能耗115千克标准煤，同比下降4.0%。全年关停落后生产线企业520家，淘汰水泥熟料产量5700万吨。折合水泥产量8000万吨左右。

1.8水泥余热发电及CDM项目

截止到2007年底，安装余热发电装备的新型干法生产线达到了122条，机组92台，装机容量740MW，发电能力49.6亿度，相当于节约标准煤182万吨，减排CO2473万吨。2007年投产的余热发电生产线86条，安装发电机组59台，装机容量571MW，发电能力38.3亿度。相当于节约标准煤140万吨，减排CO2364万吨。

截止2008年5月13日国家发改委批准的CDM项目共1295个，其中水泥行业CDM项目共86个，占总数的6.6%,估计年减排CO2810多万吨，项目涉及余热发电和电石渣配料制水泥。

2.12008年1-9月份水泥产量

2008年7-9月份，北京及周边地区水泥企业受奥运影响，减产1000多万吨;年初南方地区冰雪灾害减产水泥1100万吨;汶川地震受灾水泥企业损失和减产水泥约700多万吨，三大因素共减产约2800万吨，全年影响水泥产量增速2个百分点。

1-9月份水泥产量为101216万吨，可比（扣除淘汰企业去年的产量）增长6.88%，同比（98416万吨）增长2.48%；熟料产量66403万吨，可比增长5.59%，同比（63647万吨）增长4.63%。相当于淘汰水泥4164万吨，淘汰熟料956万吨。无论可比还是同比，水泥和熟料产量增速均大大下降。

2.2水泥市场分析及预测

水泥是完全市场化产品，主要受制于国民经济发展、固定资产投资、房地产开发的速度，产量依赖市场需求而变化。水泥受国内外投资者青睐的原因有三，第一水泥新型干法生产线技术及装备成熟，单线规模大，建设周期短，投资额度适中，投资者进入的门槛较低；第二水泥产品及生产技术更新换代慢；第三市场需求没有达到顶峰，虽然水泥市场需求呈周期性变化，存在一定的投资风险，且综合收益率不高，但总体收益比较稳定，很适合于长线投资。

正因为上述特点，受市场需求（利益）拉动，投资者能够响应较快，抓住了先机，就抓住了钱，与此同时，也带来了一哄而上的后果，造成了市场及价格的震荡，结果是有赚有赔，在下一个市场高潮到来之后，水泥企业可把赔的钱赚回来，这样维系着水泥行业波浪式前进。