水泥（Cement）（二）

水泥（Cement）（二）
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

一、水泥的顏色
水泥建築物大多數呈現灰灰暗暗的顏色，所以常以「水泥叢林」來形容大城市的市貌。為了彌補水泥色彩單調的缺點，可以用不含氧化鐵和錳的純粹石灰石和白黏土製成白水泥。在灰白色的水泥中加進硫酸鋇，也可以起增白的作用，成為白水泥。另外，摻入貝殼磨成的粉，也可以燒製出另一種白水泥。

有了白水泥當底子，就可以生產出彩色的水泥。例如在白色水泥中加進氧化釩，可以製成紅色水泥；加進鉻酸鉛，可以製作成黃色水泥；加進氧化鉻，可以製成綠色水泥；加進硫化錫，可以製成金色水泥。這些加工物可以使得城市建築物變得更亮麗多彩。最有趣的是「變色水泥」，在水泥燒製過程中加進二氯化鈷，它在空氣乾燥時，呈現藍色；天快要下雨空氣潮濕時，它變成紫色；下雨以後，這種水泥又因為吸了水分而變成豔麗的玫瑰色。除了多采多姿以外，還可以預報天氣呢！

二、特種水泥
隨著科學技術的進步與使用上的需求，也出現了具有各式各樣奇妙功能的特種水泥，例如耐酸水泥、彈性水泥、潤滑水泥、油井水泥、防水水泥、快硬水泥、膨脹水泥、耐高溫的高鎂水泥、放射性包封用的水泥等。

如果在水泥熟料磨細的時候，加進一種叫油酸鈉的化合物，在磨出來的水泥顆粒表面上就會形成一層防水薄膜，成為防水水泥。如果在燒製水泥的原料裡加進3％的氯化鈣，就可以製出快乾水泥，使混凝土硬化速率加快。另外有一種專門的快乾水泥，是用石灰石和鐵礬土燒到燒結狀態，再磨成細粉而製成的。如果在普通水泥原料中摻入大約2％的硫鐵酸鈣，就成了膨脹水泥，體積膨脹約0.15％。它可用來修理破損的建築物，當膨脹水泥混凝土硬化後，就緊密地與原來的混凝土膠合在一起，減少了收縮的裂痕。如果用石英砂、氟矽酸鈉與水玻璃依一定比例調和，乾燥以後再把它磨細，就可製出耐酸的水泥了。耐鹼水泥是在普通水泥中加入石灰岩、白雲岩、花崗岩和石英砂為材料製成的。在製造水泥製品的過程中，採用完善的攪拌方式，驅除其中的氣泡，同時加入少量聚合凝固物質，就可得到一種新型、無缺陷的彈性水泥。

三、水泥工業的污染性
雖然水泥為我們帶來這麼多的好處，尤其是在建築物和交通上，然而水泥的原料主要是從礦石開採來的，生產水泥是一種消耗能源也不可避免地帶來一些污染的工業。

水泥工業是一種高耗能的產業，所耗用的燃料主要是煤炭、電力和重油，生產每公噸的水泥平均要耗用112.9度的電、132.7公斤的煤和0.42公升的重油，能源支出占總生產成本的三分之二以上。
水泥工業造成的空氣污染是很嚴重的，在臺灣地區的84種污染行業中，水泥業就在前幾名。每年排放近十萬公噸的硫氧化合物（SOx）、和大約二萬五千公噸的氮氧化合物（NOx），這兩者都高居污染行業的首要地位。總懸浮微粒（total suspended particulates, TSP）的排放量大約是每年四萬五千公噸，也高居第二位。

另外，水泥的主要原料是石灰石與黏土。一公噸的水泥需要1.4公噸的石灰石、300 公斤的黏土和60公斤的矽砂。過去水泥業者大都用露天的開採方式，以節省成本，但常常會造成水土流失、坍方、景觀和生態的破壞、動植物滅絕的嚴重後遺症。在環保意識逐漸抬頭以後，水泥業者大半已經改用豎井式開採法，這種從山頂鑿洞開採的方式，比較不會造成礦區地表的裸露，對整體生態環境的破壞已經有相當程度的改善。