水泥（cement）

水泥是那種灰色粉末，加水後會凝結成人造石——把砂與礫石黏成混凝土的膠合劑，是地球上用量遙遙領先的人造材料。倒下去，幾小時後它就能留住一個腳印；一個月後它就是人行道、橋樑、水壩。水泥了不起之處在於：它不是像泥巴那樣乾硬，而是與水發生化學反應、長出互鎖的晶體，因此甚至能在水下凝結。以噸數論，它是人類製造的最大宗陶瓷，遠超其他。

普通波特蘭水泥（Portland cement）以石灰石（碳酸鈣）與黏土研磨後，在旋窯中燒到約 1450 degrees C 製成。在那個高溫下混合料部分熔化並反應，形成稱為熟料（clinker）的堅硬結核，其主要相是矽酸鈣，主要為矽酸三鈣（3CaO times SiO2）與矽酸二鈣。把熟料磨成細粉就是水泥。當你加水，那些矽酸鈣顆粒水化——與水反應析出奈米尺度、膠狀的水化矽酸鈣（C-S-H），它在漿體中生長、把顆粒編織在一起，並生成氫氧化鈣。這個水化作用正是混凝土強度需以天與週為單位、而非分鐘增長的原因，也是它需要保持濕潤（養護／curing）才能發展出完整強度的原因。混凝土本身是水泥漿加砂與碎石骨材；水泥只是黏結劑，約占配料的 10 到 15 percent。

混凝土在關鍵處表現得像陶瓷：極耐壓——一根柱子能承受巨大向下荷載——但不耐拉，這正是為什麼要把它澆在鋼筋周圍，由鋼筋承擔它承不起的拉力。誠實的代價是氣候：製造水泥釋放大量二氧化碳，既來自為達到 1450 degrees C 燒燃料，也化學性地來自把 CO2 從石灰石中趕出。光是水泥製造就約占全球人為 CO2 排放的 7 到 8 percent，這正是低碳水泥與幾何聚合物（geopolymer）黏結劑成為活躍領域的原因。還有一個值得糾正的常見誤解：混凝土不是靠乾燥凝結——它靠水化凝結，太早讓它乾掉反而會使它變弱。