水泥的原材料是什么，为什么加水就会变硬？

水泥是建筑行业使用最多的原材料，遇水反应后就会逐渐硬化，肯定会有很多人好奇水泥究竟是用什么做的，为何加水就会变硬呢？

实际上加水就能变硬的材料人们很早就开始利用了，在古罗马时期，人们就会使用黏土混合火山灰后加水来制作建筑用的粘接剂，他们通过这种方法，通过这种方法可以将岩石牢牢的粘在一起。只是在那个时候，人们并没有水泥的概念，也不知道其中的原因是什么。

人们真正认识到这类材料，是在十九世纪。水泥的发明要感谢这位英国人约瑟夫•阿斯普丁，在1824年，阿斯普丁将石灰石与黏土混合煅烧后，再浇上水，一段时间后，他发现这些泥土变得异常坚硬，这个现象引起了他的极大兴趣。如果将这种材料混上石子，浇筑在想要的模具当中，就能够变成任意的形状，如果再加上一些钢筋，它不仅坚硬，而且还变得具有韧性，强度更大。

自此水泥这种材料被发明了，后来开始在全世界开始快速推广，人类的建筑也开始发生了翻天覆地的变化。

水泥之所以加水会变硬主要靠其中最主要的成分：硅酸三钙以及硅酸二钙，另外其中含有的部分铝酸钙也能够起到一定的作用。而制造水泥的原材料也非常简单，就是石灰石和黏土。

石灰石中的主要成分是碳酸钙，而黏土中含有大量的二氧化硅，通过将这两种物质混合在高达1450℃的条件下反应，碳酸钙会分解形成氧化钙和二氧化碳，而形成的氧化钙又会继续与黏土中的氧化硅反应，生成硅酸钙。由于这些原料是在高温下进行反应后得到，因此经过烧制得到的水泥材料也被称为“熟料”。

反应后烧结形成的熟料都是比较大块的球状物，这些熟料在经过研磨之后就得到了很细的粉末状水泥。

关于水泥加水为何会变硬这个问题其实科学家们已经研究了上百年，直到现在还存在着一些争议，但其中的主流观点还是比较一致的，那就是水泥中的硅酸二钙以及硅酸三钙在遇到水后会发生反应，生成水化硅酸钙以及氢氧化钙。

在反应过程中形成的水化硅酸钙以及氢氧化钙晶体会穿插在颗粒物之间，这些晶体像针一样相互交叉，形成一个网络状的交织结构，从而变成一个坚硬的整体。

水泥作为基建最为基础的材料，全球每年消耗的水泥量非常大，我国是世界上最大的水泥生产国，根据统计，在2020年，我国水泥的产量近23亿吨，占全球水泥产量的近一半。

由于原料的开采量非常多，因此在水泥生产过程中，为节约生产成本，水泥的生产厂房也通常会建在原料开采地的附近。