水泥,作为一种重要的无机材料,和现代的社会文明息息相关。早在1760年,英国一位工程师John Smeaton在他的窑炉中最高温度处发现一种类似水泥的物质,当时由于它难以粉碎而被丢弃。1824年,一位英国砖瓦匠Joseph Aspdin获得有关他的产品的专利,他称他的产品叫波特兰水泥(Portland cement),因为它的色泽类似于英吉利海峡中Portland小岛上出产的石灰石。今天,水泥和钢铁、木材、高分子合成材料一起,已经成为人类生活中不可缺少的四大类结构材料。据报道,我国近年的水泥消费已在5亿t以上,占世界首位。
水泥只有和水反应后才能形成具有足够力学强度的整体结构材料。因此,水泥水化过程的研究,长期以来是水泥科学家研究的重要领域。但是,由于水泥组成的复杂性,原料配合及加工过程不同,各研究者进行研究的水泥对象不同,研究结果也难于完全一致。因此,虽然说对水泥的水化过程已经有了一些基本的共识,但远非一致。有些结论甚至互相矛盾。正因为如此,即使到20世纪90年代,有关这方面的研究仍然非常活跃,介绍这一方面的最新进展是本文的目的之一。
为了改善水泥施工时的可操作性以及提高水泥制品的力学性能,在水泥水化时加入一些添加剂是非常有效的。依据不同的目的要求,可以加入不同的外加剂,包括减水剂、引气剂、缓凝剂、早凝剂、补强剂等等。其中,减水剂的用量最大。上述水泥外加剂中,相当一部分属于表面活性剂。尽管对它们在水泥水化过程中作用机理以及对水泥结构材料性能的影响已经做了很多研究,今天仍然十分活跃。这一方面是由于近二十年来溶液表面化学研究的进展,使得对表面活性剂的作用机理有了更深入的了解;另一方面也由于越来越多先进的表面测量技术,帮助人们加深了对水化过程中水泥表面变化的认识,提供了进一步选择表面活性剂的依据。因此,介绍这一方面的最新进展,也是本文的重要内容。
本文收集的资料,大部分是20世纪90年代发表的文章。但是,为了方便读者理解这些最近的科学进展,有必要先了解我们感兴趣的对象——水泥的一些基本知识及术语。



