水泥是一种细粉状水硬性胶凝材料，加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的广泛应用于一般土木工程、大中型水电工程、海洋工程、能源开采工程、核电工程等。

1756年，英国工程师史密顿（J. Smeaton）发现了一种能硬化和耐海水冲刷的砂浆。1824年，英国人阿斯普丁 (J. Aspdin)获得硅酸盐水泥专利。1889年，中国人开办第一个水泥厂唐山细绵土厂。截至2021年年底，我国水泥产量为23.8亿吨，约占世界水泥总产量的57%。

水泥按用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。水泥按所含的主要水硬性矿物分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。水泥生产主要工艺有破碎、烘干、粉磨、煅烧、均化等。安定性、凝结时间和强度是评价水泥性能的主要指标。2024年06月01日正式实施国家标准GB175 —2023《通用硅酸盐水泥》。

1756年，英国工程师史密顿（J. Smeaton）在建设灯塔时，研究了“石灰-火山灰-沙子”三组分砂浆中不同石灰石对砂浆性能的影响，发现含有黏土的石灰石，经煅烧和细磨处理后，加水制成的砂浆能慢慢硬化，能耐海水的冲刷。史密顿使用新发现的砂浆建造了举世闻名的普利茅斯港的漩岩大灯塔。

1796年，英国人派克( J. Parker)将称之为Sepa Tria的黏土质石灰岩，磨细后制成料球，在于烧石灰的温度下锻烧，然后进行磨细制成水泥。派克称这种水泥为“罗马水泥” (Roman Cement),并取得了该水泥的专利权。“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。

英国人福斯特( J. Foster)将两份重量白垩和一份重量黏土混和后加水湿磨成泥浆，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，冷却后细磨成水泥。福斯特称该水泥为“英国水泥”( British Cement), 于1822年10月22日获得英国第4679号专利。

1824年，英国人阿斯普丁 (J. Aspdin)获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书。 他的专利证书上叙述的“波特兰水泥”制造方法是：“把石灰石捣成细粉，配合一定量黏土，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全部逸出。锻烧后的烧块再将其冷却和打碎磨细，制成水泥。使用水泥时加人少量水分，拌和成适当稠度的砂浆，可应用于各种不同的工作场合。”

1886年，英国人在澳门创办青州英坭厂，是中国最早出现的水泥厂。1889年，中国河北唐山筹建唐山细绵土厂，是中国人开办的第一个水泥厂。1907年在唐山细绵土厂的基础上成立了启新洋灰公司，首先采用干法中空回转窑取代落后的立窑，这对当时中国水泥工业的技术进步具有示范作用。中华人民共和国成立后，百业待兴，于1952年在大同市筹建新中国第一个水泥厂，大同水泥厂。1985年我国成为水泥第一生产大国，产量居世界首位，此后37年水泥产量一直保持世界第一。2014年，我国水泥产量站上24.8亿吨的历史高位，此后一直在22—24亿吨规模平台上下波动。截至2021年年底，我国水泥产量为23.8亿吨，约占世界水泥总产量的57%。

2023年，华盛顿州立大学科学家在普通水泥中注入环保生物炭，得到了一种新型负碳环保水泥，这一研究成果《材料快报》杂志，有望显著减少水泥行业的碳排放。

水泥按用途和性能分为：

（1）通用水泥：土木工程一般用途的水泥，包括硅酸盐水泥、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。

硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%～5%碳酸钙或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成水泥，分P.I和P.II。

普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、5%～20%混合材料，适量石膏磨细制成水泥，代号：P.O。

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水泥，代号：P.S。

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泥，代号：P.P。

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泥，代号：P.F。

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泥，代号P.C。

（2）专用水泥：专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥、道路水泥等。

（3）特性水泥：某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。

水泥按所含的主要水硬性矿物分为：

硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。

开采之前对石灰石质矿山进行勘测详查，同时评估有用矿的储藏量，便于对不同品位的矿石实行有计划的分片开采、搭配使用。对黏土质原料除进行勘测详查外，还要进行筛分析，必要时应加做颗粒分析和塑性指数试验。先进行覆盖层的剥离工作，“采剥并举、剥离先行”，再露天开采出有用的矿石。

根据运距、地形、生产规模等可采用不同的运输方式，主要有公路、铁路、斜坡卷扬道、平硐溜井（槽）、带式输送机道及联合运输等。

破碎是用机械的方法将开采下来的碳酸钙、黏土和煤等不均匀的块状物料破碎成100 mm以下的小碎块的过程。保证生产的进行，提高磨机的产量，降低电耗。同时，便于晾晒和烘干石灰石、黏土。常用的机械有锤式破碎机、反击式破碎机、EV型反击-锤式破碎机等

将湿原料烘干，使生料或水泥的含水量控制在1%以内，以满足原料粉磨、输送和均化对物料水分的要求。对于水泥生产中使用的混合材料的烘干，一般采用单独烘干方式。水泥厂采用单独烘干的设备有回转式烘干机、立式烘干机、流态化烘干机、悬浮式烘干机等，其中最常用的是回转式烘干机。

粉磨是将小块状（粒状）物料磨碎成细粉（100μm 以下）的过程。水泥厂粉磨有生料粉磨、水泥粉磨和煤粉粉磨几种工艺流程。粉磨工艺流程分为开路和闭路两种系统。在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路粉磨系统，亦称开流；物料出磨以后经过分级设备选出产品，粗料返回磨机内再 粉磨的系统，称为闭路系统，亦称圈流。同时进行烘干和粉磨的系统称为烘干兼粉磨系统，通常为闭路粉磨系统。

粉磨机械按施力方式有摩擦类、挤压类和冲击类之分。按粉磨机械的工作速度，分为慢速磨和快速磨两类。水泥厂粉磨作业最常用的是球磨机和式磨。

水泥生产过程中通过搭配或使用外力使物料达到均匀的过程称为均化，主要有四个环节：矿山搭配开采、原料和燃料预均化、粉磨过程配料与粉磨、生料均化，四个环节构成生料均化链。

最初使用的是立窑，只能煅烧水分含量约为15%的料球，只能采用半干法制备生料或在干法生料制球过程中另外加水。后来发明了回转窑，可以适应各种状态的生料，回转窑有干法窑、半干法窑和湿法窑之分。以悬浮预热和预分解技术为核心的新型干窑法是具备高效、优质、符合环保要求等特征的现代化水泥生产方法。

刚刚粉磨出来的水泥，安定性、细度、凝结时间、有害化学成分等不稳定，有时波动较大，导致水泥的质量下降，不能直接出厂，必须入库内储存一段时间并均化后经检验合格，才能出厂。

硅酸盐水泥熟料主要化学成分：氧化钙CaO、二氧化硅SiO2、氧化铁Fe2O3和氧化铝Al2O3，含量总和通常在95%以上。硅酸盐水泥的主要矿物：硅酸三钙（3CaO·SiO2，简式C3S），硅酸二钙（2CaO·SiO2，简式C2S），铝酸三钙（3CaO·Al2O3，简式C3A），钙铁石（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF）。

水泥加水硬化后体积变化的均匀性称为水泥安定性，即在水泥加水后，逐渐水化硬化，水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂、不变形、不溃散的性质。如果水泥中某些成分在水泥硬化后发生化学反应并伴有体积变化，会使水泥石内部产生有害内应力，导致水泥石强度明显减低，即是水泥安定性不良。

凝结时间是指水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑性状态发展到固体状态所需要的时间，分初凝时间和终凝时间两种。水泥凝结时间与熟料的矿物组成、石膏种类和掺量、碱含量、粉磨细度等有关。

以水泥硬化28天强度划分水泥的强度等级，必须满足规定的各龄期抗压、抗折强度的相应指标。

氧化镁微膨胀中热水泥是在传统中热水泥中引入一定量的氧化镁，使其在水化后期产生微膨胀，补偿大坝工程后期温降收缩，防止后期温度裂缝的产生。氧化镁微膨胀中热水泥应用于三峡大坝，相关技术成果获得中国建材联合会科技进步一等奖。三峡工程之后的大型水电工程，如向家坝水电站、溪洛渡水电站、锦屏、官地、大岗山水电站、金安桥、小湾、构皮滩、观音岩等均采用氧化镁微膨胀中热水泥作为水工大坝混凝土的胶凝材料。其中溪洛渡水电工程获得素有国际工程咨询领域“诺贝尔奖”之称的“菲迪克工程项目杰出奖”，锦屏水电站工程获得中国土木工程领域科技创新奖项—“詹天佑”奖。

海洋工程建设所需水泥（简称“海工水泥”）广泛用于构建海洋工程和沿海能源基础设施建设，如海港工程、岛礁建设、桥梁及隧道项目、海洋油气开发、海工平台等。海工硅酸盐水泥在杭州湾跨海大桥、宁波北仑港等项目中成功应用，获得国家和交通部与中交集团颁发的国家优质工程奖奖。海工硫铝酸盐水泥具有早强、高强、高抗冻、抗蚀、快硬、微膨胀等性能特征，非常适合于海洋工程特定环境下的快速施工、低温施工和工程修补与防护的建设需求。宁波舟山港梅山港区6～10号集装箱码头、深圳湾滨海休闲带西端延长段G2段、浙江三门核电站工程海工工程防护的建设中实现了工程示范应用。

油井水泥专用于油井、气井的固井工程，它的主要作用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，防止互相串扰，以在井内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。油井水泥技术助力大庆油田、辽河油田、胜利油田、华北油田、中原油田、大港油田、长庆油田、四川油田、克拉玛依油田、塔里木油田等国家重点油田的石油开采项目。经过不断研发，如今油井水泥还可用于页岩油、页岩气、可燃冰、天然气等新型能源的开采。油井水泥还进驻“一带一路”沿线国家，支援非洲国家的能源开采与基础设施建设，如刚果布的FORSPAK油井水泥生产线项目、阿尔及尼亚的STG油井水泥生产线项目等。

核电水泥是核岛、阀基等核电站核心部位的建筑材料，也是核电安全的最后一道防线，一旦发生核泄漏的恶性事件，由混凝土搭建的安全壳必须隔绝放射性物质。中国研究机构突破海外技术的封锁，实现核电水泥国产化，高强中热核电水泥应用于阳江核电站、田湾核电站、辽宁红沿河核电站等多个核电工程建设中。铁铝酸盐水泥应用于华龙一号核电站，该核电站是中国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电站，是中国核电创新发展的重大标志性成果。

在水泥产量方面，2010-2021年，全国水泥产量呈波动增长态势。2021年，全国水泥产量为23.78亿吨，同比下降0.7%;2022年1-8月，水泥产量为13.55亿吨，较2018年同期下降14.2%，主要受上半年疫情所导致的停工停产所致。

在水泥需求方面，国家统计局数据显示，2010-2021年，全国水泥表观需求量总体呈波动趋势。2020年，为满足防疫需要，我国基础设施项目加强，同时房地产投资维持一定水平，对水泥需求提供了较强支撑，全年水泥表观需求量24.29亿吨，同比增长4.3%。2021年，全国水泥表观需求量23.92亿吨，同比下跌1.5%。

根据中国水泥网水泥价格走势数据，2021年10月-2022年9月，全国水泥价格指数总体下跌，2022年9月23日为151.8点，较2021年同期下降33.04%。

现行国家标准GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》发布于 2007年11月09日，于2008年06月01日正式实施，代替了1999年实施的GB 175-1999 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB 1344-1999 《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》和GB 12958-1999 《复合硅酸盐水泥》。

2023年11月28日，工业和信息化部发布了国家标准GB175-2023《通用硅酸盐水泥》，该标准将于2024年06月01日正式实施。

ASTM美国材料实验协会(American Society of Testing Materials )针对一般混凝土施工用水硬性水泥制定了以下规范：

C10/C10M-19 Standard Specification for Natural Cement（天然水泥标准规范）

C150/C150M-22 Standard Specification for Portland Cement（硅酸盐水泥标准规范）

C595/C595M-23 Standard Specification for Blended Hydraulic Cements（混合水硬性水泥标准规范）

C1157/C1157M-23 Standard Performance Specification for Hydraulic Cement（水硬性水泥标准性能规范）。

欧洲标准化委员会（European Committee for Standardization）为通用水泥制定标准 CEN - EN 197-1 Composition, specifications and conformity criteria for common cements（通用水泥的组成、规格要求和合格评定准则）。

日本工业标准调查会为通用硅酸盐水泥制定标准JIS R 5210:2009 ポルトランドセメント（波特兰水泥）。