ซีเมนต์เป็นสารยึดเกาะที่ใช้ในการก่อสร้าง ซึ่งจะแข็งตัวและยึดติดกับวัสดุ อื่นๆ เพื่อเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ซีเมนต์ไม่ค่อยได้ใช้เพียงอย่างเดียว แต่มักใช้เพื่อยึดทรายและกรวด (มวลรวม)เข้าด้วยกัน ซีเมนต์ที่ผสมกับมวลรวมละเอียดจะทำให้เกิดปูนสำหรับงานก่ออิฐ หรือเมื่อผสมกับทรายและกรวดจะทำให้เกิดคอนกรีตคอนกรีตเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดและเป็นทรัพยากรที่ถูกใช้มากที่สุดเป็นอันดับสองของโลก รองจากน้ำ^{[ 2 ]}

ซีเมนต์ที่ใช้ในการก่อสร้างมักเป็นซีเมนต์อนินทรีย์ โดยส่วน ใหญ่ มักมีส่วนประกอบหลัก เป็น ปูนขาวหรือแคลเซียม ซิลิเกต และเป็นซีเมนต์ไฮดรอลิกหรือซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก (ซึ่งพบได้น้อยกว่า) ขึ้นอยู่กับความสามารถของซีเมนต์ในการแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับน้ำ (ดู ปูนฉาบปูนไฮดรอลิกและปูนฉาบปูนที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก ) ซีเมนต์ไฮดรอลิก เช่นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ จะแข็งตัว และยึดเกาะได้ดีผ่านปฏิกิริยาเคมีระหว่างส่วนผสมแห้งกับน้ำ ปฏิกิริยาเคมี นี้ทำให้เกิด ไฮเดรต ของแร่ธาตุ ซึ่งละลายน้ำได้น้อย ทำให้สามารถแข็งตัวได้ในสภาพเปียกหรือใต้น้ำ และยังช่วยปกป้องวัสดุที่แข็งตัวแล้วจากการกัดกร่อนทางเคมี กระบวนการทางเคมีสำหรับซีเมนต์ไฮดรอลิกนั้นถูกค้นพบโดยชาวโรมันโบราณ ซึ่งใช้เถ้าภูเขาไฟ ( ปอซโซลานา ) ผสมกับปูนขาว (แคลเซียมออกไซด์) ซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิกจะไม่แข็งตัวในสภาพเปียกหรือใต้น้ำ แต่จะแข็งตัวเมื่อแห้งและทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ และจะทนต่อการกัดกร่อนจากสารเคมีหลังจากแข็งตัวแล้ว

คำว่า "ซีเมนต์" สามารถสืบย้อนไปถึงคำในภาษาโรมันโบราณว่าopus caementiciumซึ่งใช้อธิบายวัสดุก่อสร้างที่คล้ายกับคอนกรีตสมัยใหม่ที่ทำจากหินบดโดยใช้ปูนขาวเผาเป็นสารยึดเกาะ^{[ 3 ]}เถ้าภูเขาไฟและเศษอิฐบดที่เติมลงในปูนขาวเผาเพื่อให้ได้สารยึดเกาะไฮดรอ ลิ กนั้น ต่อมาถูกเรียกว่าcementum , cimentum , cämentและcementในยุคปัจจุบัน บางครั้งมีการใช้พอลิเมอร์อินทรีย์เป็นซีเมนต์ในคอนกรีต

การผลิตซีเมนต์ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 4.4 พันล้านตันต่อปี (ประมาณการปี 2021) ^{[ 4 ] [ 5 ]}ซึ่งประมาณครึ่งหนึ่งผลิตในประเทศจีน ตามด้วยอินเดียและเวียดนาม^{[ 4 ] [ 6 ]}

กระบวนการผลิตซีเมนต์เป็นสาเหตุของการปล่อยก๊าซ_{CO2 ทั่วโลกเกือบ 8% (ปี 2018)} ^{[ 5 ]}ซึ่งรวมถึงการให้ความร้อนแก่วัตถุดิบในเตาเผาซีเมนต์ด้วยการเผาไหม้เชื้อเพลิงและการปล่อย CO2 _ที่เก็บไว้ในแคลเซียมคาร์บอเนต ( กระบวนการ เผา ) ผลิตภัณฑ์ไฮเดรต เช่น คอนกรีต จะค่อยๆ ดูดซับ CO2 ในบรรยากาศกลับคืนมา₍ กระบวนการคาร์บอเนชั่น) ซึ่งชดเชย การปล่อย_CO2เริ่มต้นได้ประมาณ 30% ^{[ 7 ]}

วัสดุซีเมนต์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ ซีเมนต์ไฮดรอลิกและซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก โดยพิจารณาจากกลไกการแข็งตัวและการเซ็ตตัว ซีเมนต์ไฮดรอลิกเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาไฮเดรชั่น จึงต้องใช้น้ำ ในขณะที่ซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิกจะทำปฏิกิริยากับก๊าซเท่านั้นและสามารถแข็งตัวได้โดยตรงในอากาศ

ซีเมนต์ชนิดที่พบได้บ่อยที่สุดคือซีเมนต์ไฮดรอลิก ซึ่งแข็งตัวด้วยกระบวนการไฮเดรชั่น (เมื่อเติมน้ำ) ของ แร่ธาตุ ในคลินเกอร์ซีเมนต์ไฮดรอลิก (เช่นซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ) ทำจากส่วนผสมของซิลิเกตและออกไซด์ ซึ่งเป็นแร่ธาตุหลักสี่ชนิดของคลินเกอร์ โดยย่อตามสัญลักษณ์ทางเคมีของซีเมนต์ได้แก่:

C ₃ S: อะไลต์ (3CaO·SiO ₂ );

C ₂ S: เบไลต์ (2CaO·SiO ₂ );

C ₃ A: ไตรแคลเซียมอะลูมิเนต (3CaO·Al ₂ O ₃ ) (ในอดีต และบางครั้งยังคงเรียกว่าเซไลต์ )

C ₄ AF: แคลเซียมอลูมิโนเฟอร์ไรต์ (4CaO·Al ₂ O ₃ ·Fe ₂ O ₃ )

ซิลิเกตมีส่วนรับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางกลของซีเมนต์ — ไตรแคลเซียมอะลูมิเนตและบราวน์มิลเลอไรต์มีความสำคัญต่อการก่อตัวของเฟสของเหลวในระหว่าง กระบวนการ เผาผนึก ( การเผา ) ของคลินเกอร์ที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาเคมีของปฏิกิริยาเหล่านี้ยังไม่ชัดเจนทั้งหมดและยังคงเป็นหัวข้อของการวิจัย^{[ 8 ]}

ขั้นแรกหินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) จะถูกเผาเพื่อกำจัดคาร์บอน ทำให้เกิดปูนขาว (แคลเซียมออกไซด์) ในสิ่งที่เรียกว่า ปฏิกิริยา การเผาไหม้ปฏิกิริยาเคมีเพียงครั้งเดียวนี้เป็นแหล่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ สำคัญของโลก ^{[ 9 ]}

CaCO₃ → CaO _{+ CO₂}

ปูนขาวทำปฏิกิริยากับซิลิคอนไดออกไซด์เพื่อผลิตไดแคลเซียมซิลิเกตและไตรแคลเซียมซิลิเกต

2CaO + SiO ₂ → 2CaO _. SiO ₂

3CaO + SiO ₂ → 3CaO _. SiO ₂

นอกจากนี้ ปูนขาวยังทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมออกไซด์เพื่อก่อให้เกิดไตรแคลเซียมอะลูมิเนต

3CaO + _Al₂O₃ → 3CaO _{. Al₂O₃​}​_​

ในขั้นตอนสุดท้าย แคลเซียมออกไซด์ อะลูมิเนียมออกไซด์ และเฟอร์ริกออกไซด์จะทำปฏิกิริยาร่วมกันเพื่อก่อให้เกิดแคลเซียมอะลูมิโนเฟอร์ไรต์

4CaO + อัล₂ O ₃ + เฟ₂ O ₃ → 4CaO _.อัล₂โอ₃เฟ₂โอ₃

ซีเมนต์อีกรูปแบบหนึ่งที่พบได้น้อยกว่าคือซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก เช่นปูนขาว ( แคลเซียมออกไซด์ผสมกับน้ำ) ซึ่งแข็งตัวโดยกระบวนการคาร์บอเนชั่นเมื่อสัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศ (~ 412 ppm โดยปริมาตร ≃ 0.04 %) ขั้นแรกแคลเซียมออกไซด์ (ปูนขาว) ผลิตจากแคลเซียมคาร์บอเนต ( หินปูนหรือชอล์ก ) โดยการเผาที่อุณหภูมิสูงกว่า 825 °C (1,517 °F) เป็นเวลาประมาณ 10 ชั่วโมงที่ความ ดันบรรยากาศ

CaCO₃ → CaO _{+ CO₂}

จากนั้นแคลเซียมออกไซด์จะถูกทำให้หมดสภาพ (ทำให้เป็นปูนขาว) โดยการผสมกับน้ำเพื่อทำเป็นปูนขาว ( แคลเซียมไฮดรอกไซด์ ):

CaO + H₂O _→ Ca(OH) _₂

เมื่อน้ำส่วนเกินระเหยออกไปจนหมด (กระบวนการนี้ในทางเทคนิคเรียกว่าการตกตะกอน ) กระบวนการอัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะเริ่มต้นขึ้น:

Ca(OH) ₂ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นช้า เนื่องจากความดันย่อยของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศต่ำ (~ 0.4 มิลลิบาร์) ปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นจำเป็นต้องให้ปูนซีเมนต์แห้งสัมผัสกับอากาศ ดังนั้นปูนขาวที่ผ่านการดับแล้วจึงเป็นปูนซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิกและไม่สามารถใช้ใต้น้ำได้ กระบวนการนี้เรียกว่าวัฏจักร ปูนขาว

บางทีการพบซีเมนต์ที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่ทราบอาจมาจากเมื่อสิบสองล้านปีก่อน การสะสมของซีเมนต์เกิดขึ้นหลังจากพบหินน้ำมันที่อยู่ติดกับชั้นหินปูนที่ถูกเผาไหม้โดยสาเหตุทางธรรมชาติ การสะสมโบราณเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ^{[ 10 ]}

ในทางเคมี ซีเมนต์เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีปูนขาวเป็นส่วนประกอบหลักในการยึดเกาะ แต่ก็ไม่ใช่วัสดุแรกที่ใช้ในการประสานซีเมนต์ชาวบาบิโลนและชาวอัสซีเรียใช้บิทูเมน (แอสฟัลต์หรือน้ำมันดิน ) ในการประสานอิฐเผาหรือ แผ่น หินอ่อน เข้าด้วยกัน ในอียิปต์โบราณก้อนหินจะถูกประสานเข้าด้วยกันด้วยปูนที่ทำจากทราย และ ยิปซัมเผาหยาบ(CaSO₄ _· 2H₂O ₎ซึ่งก็คือปูนปลาสเตอร์ซึ่งมักจะมีแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃ ₎อยู่ ด้วย ^{[ 11 ]}

ปูนขาว (แคลเซียมออกไซด์) ถูกใช้ในเกาะครีตและโดยชาวกรีกโบราณมีหลักฐานว่าชาวมิโนอันแห่งเกาะครีตใช้เศษเครื่องปั้นดินเผาบดเป็นปอซโซลาน เทียม สำหรับซีเมนต์ไฮดรอลิก^{[ 11 ]}ไม่มีใครรู้ว่าใครเป็นคนแรกที่ค้นพบว่าการผสมผสานระหว่างปูนขาวไฮเดรตที่ไม่ใช่ไฮดรอลิกและปอซโซลานทำให้เกิดส่วนผสมไฮดรอลิก (ดูเพิ่มเติม: ปฏิกิริยาปอซโซลานิก ) แต่คอนกรีตดังกล่าวถูกใช้โดยชาวกรีก โดยเฉพาะชาวมาซิโดเนียโบราณ [ ^{12 ] [ 13 ] และ อีก} สามศตวรรษต่อมา วิศวกรชาวโรมันใช้ในวงกว้าง^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

มี...ผงชนิดหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและให้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง พบได้ในบริเวณใกล้เคียงเมืองไบเอและในพื้นที่รอบๆภูเขาไฟวิสุเวียสสารนี้เมื่อผสมกับปูนขาวและเศษหิน ไม่เพียงแต่จะช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับอาคารประเภทอื่นๆ เท่านั้น แต่แม้กระทั่งเมื่อสร้างเสาเข็มด้วยสารนี้ในทะเล เสาเข็มเหล่านั้นก็จะแข็งตัวใต้น้ำได้ด้วย

ชาวกรีกใช้หินภูเขาไฟจากเกาะเธราเป็นปอซโซลาน และชาวโรมันใช้เถ้าภูเขาไฟ บด ( อะลูมิเนียมซิลิเกต ที่กระตุ้นแล้ว ) ผสมกับปูนขาว ส่วนผสมนี้สามารถแข็งตัวใต้น้ำได้ ทำให้ทนต่อการกัดกร่อน เช่น สนิมได้มากขึ้น^{[ 17 ]}วัสดุนี้เรียกว่าปอซโซลานาตามชื่อเมืองปอซซูโอลิทางตะวันตกของเนเปิลส์ซึ่งเป็นแหล่งสกัดเถ้าภูเขาไฟ^{[ 18 ]}ในกรณีที่ไม่มีเถ้าปอซโซลานา ชาวโรมันใช้ผงอิฐหรือเครื่องปั้นดินเผาเป็นวัสดุทดแทน และพวกเขาอาจใช้กระเบื้องบดเพื่อจุดประสงค์นี้ก่อนที่จะค้นพบแหล่งธรรมชาติใกล้กรุงโรม^{[ 11 ]}โดมขนาดใหญ่ของ วิหาร แพนธีออนในกรุงโรมและโรงอาบน้ำคาราคัลลา ขนาดใหญ่ เป็นตัวอย่างของโครงสร้างโบราณที่ทำจากคอนกรีตเหล่านี้ ซึ่งหลายแห่งยังคงตั้งตระหง่านอยู่^{[ 19 ] [ 2 ]}ระบบท่อส่งน้ำขนาดใหญ่ของโรมันยังใช้ซีเมนต์ไฮดรอลิกอย่างกว้างขวางอีกด้วย^{[ 20 ]}คอนกรีตโรมันไม่ค่อยถูกนำมาใช้ภายนอกอาคาร วิธีการปกติคือการใช้อิฐเป็นวัสดุปิดผิวเป็นแบบหล่อสำหรับเติมปูนที่ผสมกับเศษหิน อิฐ เศษเครื่องปั้นดินเผาเศษคอนกรีตรีไซเคิล หรือเศษวัสดุก่อสร้างอื่นๆ^{[ 21 ]}

คอนกรีตน้ำหนักเบาได้รับการออกแบบและนำมาใช้ในการก่อสร้างองค์ประกอบโครงสร้างโดย ผู้สร้าง ก่อนยุคโคลัมบัสซึ่งอาศัยอยู่ในอารยธรรมที่ก้าวหน้ามากในเอลทาจินใกล้กับเม็กซิโกซิตี้ในเม็กซิโก การศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบของมวลรวมและสารยึดเกาะแสดงให้เห็นว่ามวลรวมคือหินภูเขาไฟและสารยึดเกาะคือซีเมนต์ปอซโซลานิกที่ทำจากเถ้าภูเขาไฟและปูนขาว^{[ 22 ]}

ไม่ทราบ ว่ามีการเก็บรักษาความรู้นี้ไว้ในวรรณกรรมจากยุคกลางหรือไม่ แต่ช่างก่อสร้าง ในยุคกลาง และวิศวกรทหารบางคนได้ใช้ปูนซีเมนต์ไฮดรอลิกในโครงสร้างต่างๆ เช่นคลอง ป้อมปราการท่าเรือและโรงงานต่อเรือ [ ^{23 ] [ 24 ]}ส่วนผสมของปูนขาวและวัสดุรวมที่มีอิฐหรือหินเป็นวัสดุตกแต่งถูกนำมาใช้ในจักรวรรดิโรมันตะวันออก เช่น ^{เดียว}กับในฝั่งตะวันตกจนถึงยุคโกธิคแคว้นไรน์แลนด์ของเยอรมนียังคงใช้ปูนไฮดรอลิกตลอดช่วงยุคกลาง โดยมีแหล่งสะสมปอซโซลานาในท้องถิ่นที่เรียก^ว่า trass [ ^{21 ]}

Tabbyเป็นวัสดุก่อสร้างที่ทำจากปูนขาวเปลือกหอยนางรม ทราย และเปลือกหอยนางรมทั้งชิ้นเพื่อสร้างคอนกรีต ชาวสเปนนำวัสดุนี้มาสู่ทวีปอเมริกาและฟิลิปปินส์ในศตวรรษที่สิบหก^{[ 25 ]}

ความรู้ทางเทคนิคในการทำซีเมนต์ไฮดรอลิกได้รับการกำหนดรูปแบบโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศสและอังกฤษในศตวรรษที่ 18 ^{[ 23 ]}

จอห์น สมีตันมีส่วนสำคัญในการพัฒนาซีเมนต์ในขณะที่วางแผนการก่อสร้างประภาคารเอ็ดดี้สโตน แห่งที่สาม (ค.ศ. 1755–59) ในช่องแคบอังกฤษซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อหอคอยสมีตันเขาต้องการปูนไฮดรอลิกที่สามารถแข็งตัวและมีความแข็งแรงในช่วงเวลา 12 ชั่วโมงระหว่างน้ำขึ้น สูงสุดที่ต่อเนื่องกัน เขาทำการทดลองโดยใช้ หินปูน และสารเติมแต่ง ต่างๆ ผสมกันรวมถึงทราสและปอซโซลานา^{[ 11 ]}และทำการวิจัยตลาดอย่างละเอียดเกี่ยวกับปูนขาวไฮดรอลิกที่มีอยู่ โดยไปเยี่ยมชมสถานที่ผลิต และสังเกตว่า "คุณสมบัติไฮดรอลิก" ของปูนขาวมีความสัมพันธ์โดยตรงกับ ปริมาณ ดินเหนียวของหินปูนที่ใช้ในการผลิต สมีตันเป็นวิศวกรโยธาโดยอาชีพ และไม่ได้พัฒนาแนวคิดนี้ต่อไปอีก

ในชายฝั่งแอตแลนติกใต้ของสหรัฐอเมริกา มีการใช้ แทบบี้ซึ่งอาศัยกองเปลือกหอยนางรมของชนพื้นเมืองอเมริกันในยุคก่อนในการสร้างบ้านตั้งแต่ช่วงปี 1730 ถึง 1860 ^{[ 25 ]}

โดยเฉพาะในสหราชอาณาจักร หินก่อสร้างคุณภาพดีมีราคาแพงขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงเวลาของการเติบโตอย่างรวดเร็ว และการสร้างอาคารหรูหราจากอิฐอุตสาหกรรมใหม่ก็กลายเป็นเรื่องปกติ และตกแต่งด้วยปูนฉาบเพื่อเลียนแบบหิน ปูนขาวไฮดรอลิกเป็นที่นิยมสำหรับงานนี้ แต่ความต้องการเวลาในการแข็งตัวที่รวดเร็วทำให้เกิดการพัฒนาซีเมนต์ชนิดใหม่ ซีเมนต์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ " ซีเมนต์โรมัน " ของพาร์เกอร์ ^{[ 26 ]}ซึ่งพัฒนาโดยเจมส์ พาร์เกอร์ในช่วงทศวรรษ 1780 และได้รับการจดสิทธิบัตรในที่สุดในปี 1796 อันที่จริงแล้วมันไม่ได้เหมือนกับวัสดุที่ชาวโรมันใช้เลย แต่เป็น "ซีเมนต์ธรรมชาติ" ที่ทำโดยการเผาเซปทาเรียซึ่ง เป็น ก้อนที่พบในแหล่งดินเหนียวบางแห่ง และประกอบด้วยทั้งแร่ดินเหนียวและแคลเซียมคาร์บอเนตก้อนที่เผาแล้วจะถูกบดเป็นผงละเอียด ผลิตภัณฑ์นี้เมื่อนำมาผสมกับทรายจะแข็งตัวภายใน 5-15 นาที ความสำเร็จของ "ซีเมนต์โรมัน" ทำให้ผู้ผลิตรายอื่นพัฒนาผลิตภัณฑ์คู่แข่งโดยการเผา ซีเมนต์ ปูนขาวไฮดรอลิกเทียมจากดินเหนียวและชอล์กปูนซีเมนต์โรมันได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว แต่ส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ในช่วงทศวรรษ 1850 ^{[ 11 ]}

ดูเหมือนว่า Louis Vicat ชาวฝรั่งเศส จะไม่ทราบถึง งาน ของ Smeatonแต่หลักการเดียวกันนี้กลับถูกค้นพบในช่วงทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 19 Vicat ได้คิดค้นวิธีการผสมชอล์กและดินเหนียวเข้าด้วยกัน และเมื่อนำไปเผา ก็ได้ผลิต "ซีเมนต์เทียม" ขึ้นในปี พ.ศ. 2360 ^{[ 27 ]}ซึ่งถือเป็น "ผู้บุกเบิกหลัก" ^{[ 11 ]}ของซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และ "...Edgar Dobbs แห่งSouthwarkได้จดสิทธิบัตรซีเมนต์ชนิดนี้ในปี พ.ศ. 2354" ^{[ 11 ]}

ในรัสเซียEgor Chelievได้สร้างสารยึดเกาะชนิดใหม่โดยการผสมปูนขาวและดินเหนียว ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2465 ในหนังสือชื่อ " ตำราว่าด้วยศิลปะในการเตรียมปูนที่ดี"ซึ่งตีพิมพ์ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กไม่กี่ปีต่อมาในปี พ.ศ. 2468 เขาได้ตีพิมพ์หนังสืออีกเล่มหนึ่งซึ่งอธิบายวิธีการต่างๆ ในการทำซีเมนต์และคอนกรีต และประโยชน์ของซีเมนต์ในการก่อสร้างอาคารและคันดิน^{[ 28 ] [ 29 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ซึ่งเป็นปูนซีเมนต์ชนิดที่พบได้ทั่วไปและใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกในฐานะส่วนประกอบพื้นฐานของคอนกรีต ปูนฉาบ ปูนปั้นและปูนยาแนวทั่วไปได้รับการพัฒนาขึ้นในประเทศอังกฤษในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 และโดยทั่วไปแล้วมีต้นกำเนิดมาจากหินปูนเจมส์ ฟรอสต์ผลิตสิ่งที่เขาเรียกว่า "ปูนซีเมนต์บริติช" ในลักษณะที่คล้ายคลึงกันในช่วงเวลาเดียวกัน แต่ไม่ได้รับสิทธิบัตรจนกระทั่งปี 1822 ^{[ 31 ]}ในปี 1824 โจเซฟ แอสปดินได้จดสิทธิบัตรวัสดุที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งเขาเรียกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เนื่องจากปูนฉาบที่ทำจากวัสดุนี้มีสีคล้ายกับหินปอร์ตแลนด์ อันทรงเกียรติ ที่ขุดได้จากเกาะปอร์ตแลนด์ดอร์เซ็ต ประเทศอังกฤษ อย่างไรก็ตาม ปูนซีเมนต์ของแอสปดินนั้นไม่เหมือนกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในปัจจุบัน แต่เป็นก้าวแรกในการพัฒนา เรียกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ต้นแบบ^{[ 11 ]}วิลเลียม แอสปดินบุตรชายของโจเซฟ แอสปดินได้ออกจากบริษัทของบิดา และในการผลิตซีเมนต์ของเขา เขาได้ผลิตแคลเซียมซิลิเกต โดยบังเอิญ ในช่วงทศวรรษ 1840 ซึ่งเป็นขั้นตอนกลางในการพัฒนาซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ นวัตกรรมของวิลเลียม แอสปดิน เป็นสิ่งที่ขัดแย้งกับสามัญสำนึกของผู้ผลิต "ซีเมนต์เทียม" เนื่องจากต้องใช้ปูนขาวในส่วนผสมมากขึ้น (ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับบิดาของเขา) อุณหภูมิเตาเผาที่สูงขึ้นมาก (และดังนั้นจึงต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น) และคลินเกอร์ที่ได้นั้นแข็งมากและทำให้หินโม่สึกหรออย่างรวดเร็วซึ่งเป็นเทคโนโลยีการบด เพียงอย่างเดียวที่มีอยู่ ในขณะนั้น ต้นทุนการผลิตจึงสูงขึ้นอย่างมาก แต่ผลิตภัณฑ์นั้นแข็งตัวค่อนข้างช้าและพัฒนาความแข็งแรงได้อย่างรวดเร็ว จึงเปิดตลาดสำหรับการใช้งานในคอนกรีต การใช้คอนกรีตในการก่อสร้างเติบโตอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปี 1850 เป็นต้นไป และในไม่ช้าก็กลายเป็นการใช้งานซีเมนต์ที่โดดเด่น ดังนั้นซีเมนต์ปอร์ตแลนด์จึงเริ่มมีบทบาทสำคัญไอแซค ชาร์ลส์ จอห์นสันได้ปรับปรุงการผลิตซีเมนต์เมโซ-ปอร์ตแลนด์ (ขั้นตอนกลางของการพัฒนา) ให้ดียิ่งขึ้น และอ้างว่าเขาเป็นบิดาที่แท้จริงของซีเมนต์ปอร์ตแลนด์^{[ 32 ]}

เวลาการแข็งตัวและ "ความแข็งแรงในช่วงแรก" เป็นคุณลักษณะสำคัญของซีเมนต์ ปูนขาวไฮดรอลิก ซีเมนต์ "ธรรมชาติ" และซีเมนต์ "สังเคราะห์" ล้วนอาศัย ปริมาณ เบไลต์ (2 CaO · SiO ₂หรือย่อว่า C ₂ S) ใน การพัฒนา ความแข็งแรงเบไลต์จะพัฒนาความแข็งแรงอย่างช้าๆ เนื่องจากถูกเผาที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1,250 °C (2,280 °F) จึงไม่มีอะไลต์ (3 CaO · SiO ₂หรือย่อว่า C ₃ S) ซึ่งเป็นสารที่ทำให้ซีเมนต์สมัยใหม่มีความแข็งแรงในช่วงแรก ซีเมนต์ชนิดแรกที่มีอะไลต์อย่างสม่ำเสมอถูกผลิตโดยวิลเลียม แอสปดิน ในช่วงต้นทศวรรษ 1840 ซึ่งก็คือสิ่งที่เราเรียกว่าซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ "สมัยใหม่" ในปัจจุบัน เนื่องจากความลึกลับที่วิลเลียม แอสปดินสร้างขึ้นเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเขา ทำให้ผู้อื่น ( เช่นวิแคทและจอห์นสัน) อ้างสิทธิ์ในการคิดค้นสิ่งประดิษฐ์นี้มาก่อน แต่การวิเคราะห์ล่าสุด^{[ 33 ]}ของทั้งคอนกรีตและซีเมนต์ดิบของเขาแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ของวิลเลียม แอสปดินที่ผลิตที่โรงงานซีเมนต์นอร์ธฟลีทเคนต์ เป็นซีเมนต์ที่มีส่วนประกอบของอะไลต์อย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม วิธีการของแอสปดินเป็นเพียง "หลักการคร่าวๆ" วิแคทเป็นผู้รับผิดชอบในการกำหนดพื้นฐานทางเคมีของซีเมนต์เหล่านี้ และจอห์นสันเป็นผู้กำหนดความสำคัญของการเผาผนึกส่วนผสมในเตา เผา

ในสหรัฐอเมริกา การใช้ซีเมนต์ในปริมาณมากครั้งแรกคือซีเมนต์โรเซนเดลซึ่งเป็นซีเมนต์ธรรมชาติที่ขุดได้จากแหล่งแร่โดโลไมต์ ขนาดใหญ่ ที่ค้นพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ใกล้กับเมืองโรเซนเดล รัฐนิวยอร์กซีเมนต์โรเซนเดลได้รับความนิยมอย่างมากสำหรับการใช้เป็นฐานรากของอาคาร ( เช่นอนุสาวรีย์เทพีเสรีภาพอาคารรัฐสภาสะพานบรูคลิน ) และการบุท่อน้ำ^{[ 34 ]}ซีเมนต์โซเรลหรือซีเมนต์ที่ทำจากแมกนีเซีย ได้รับสิทธิบัตรในปี 1867 โดยชาวฝรั่งเศสชื่อ สตานิสลาส โซเรล [ ^{35 ] มัน}แข็งแรงกว่าซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ แต่ความต้านทานต่อน้ำที่ไม่ดี (การชะล้าง) และคุณสมบัติการกัดกร่อน ( การกัดกร่อนแบบเป็นหลุมเนื่องจากการมีอยู่ของ ไอออน คลอไร ด์ที่ชะล้างได้ และค่า pH ต่ำ (8.5–9.5) ของน้ำในรูพรุน) ทำให้การใช้งานเป็นคอนกรีตเสริมเหล็กสำหรับการก่อสร้างอาคารมีข้อจำกัด^{[ 36 ]}

การพัฒนาขั้นต่อไปในการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คือการนำเตาเผาแบบหมุนมาใช้ ซึ่งทำให้ ได้ ส่วนผสม คลินเกอร์ที่แข็งแรงกว่า เนื่องจาก มีการก่อตัว ของอะไลต์ (C ₃ S) มากขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น (1450 °C) และมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น เนื่องจากวัตถุดิบถูกป้อนเข้าสู่เตาเผาแบบหมุนอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้สามารถใช้กระบวนการผลิตแบบต่อเนื่องมาแทนที่กระบวนการผลิตแบบเป็นชุดที่ มีกำลังการผลิตต่ำกว่าได้ ^{[ 11 ]}

ซีเมนต์แคลเซียมอะลูมิเนตได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2451 ในฝรั่งเศสโดย Jules Bied เพื่อความต้านทานต่อซัลเฟตที่ดีขึ้น^{[ 37 ]}นอกจากนี้ ในปี พ.ศ. 2451 Thomas Edison ได้ทดลองใช้คอนกรีตสำเร็จรูปในบ้านเรือนในเมืองยูเนียน รัฐนิวเจอร์ซีย์^{[ 38 ]}

ในสหรัฐอเมริกา หลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่งระยะเวลาการแข็งตัวที่ ยาวนาน อย่างน้อยหนึ่งเดือนของปูนซีเมนต์โรเซนเดลทำให้ไม่เป็นที่นิยมสำหรับการก่อสร้างทางหลวงและสะพาน และหลายรัฐและบริษัทก่อสร้างจึงหันไปใช้ปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์แทน เนื่องจากการเปลี่ยนมาใช้ปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ ทำให้ภายในสิ้นทศวรรษ 1920 เหลือเพียงบริษัทเดียวจาก 15 บริษัทปูนซีเมนต์โรเซนเดลที่ยังคงดำเนินกิจการอยู่ แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 ผู้สร้างได้ค้นพบว่า แม้ว่าปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์จะแข็งตัวเร็วกว่า แต่ก็ไม่ทนทานเท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับทางหลวง จนถึงขั้นที่บางรัฐหยุดสร้างทางหลวงและถนนด้วยปูนซีเมนต์ เบอร์เทรน เอช. เวท วิศวกรผู้ซึ่งบริษัทของเขามีส่วนช่วยในการก่อสร้างท่อส่งน้ำแคต สกิลล์ในนครนิวยอร์ก ประทับใจในความทนทานของปูนซีเมนต์โรเซนเดล และได้คิดค้นส่วนผสมของปูนซีเมนต์โรเซนเดลและพอร์ตแลนด์ที่มีคุณสมบัติที่ดีของทั้งสองอย่าง คือ มีความทนทานสูงและแข็งตัวได้เร็วขึ้นมาก Wait โน้มน้าวให้คณะกรรมการทางหลวงแห่งนิวยอร์กสร้างทางหลวงทดลองใกล้กับเมืองนิวพอลซ์ รัฐนิวยอร์กโดยใช้ปูนซีเมนต์โรเซนเดล 1 กระสอบต่อปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 6 กระสอบ ซึ่งประสบความสำเร็จ และเป็นเวลาหลายทศวรรษที่ส่วนผสมของปูนซีเมนต์โรเซนเดลและปอร์ตแลนด์ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างทางหลวงคอนกรีตและสะพานคอนกรีต^{[ ​​34 ]}

วัสดุซีเมนต์ถูกนำมาใช้เป็นเมทริกซ์ตรึงกากกัมมันตรังสีมานานกว่าครึ่งศตวรรษ^{[ 39 ]}เทคโนโลยีการอัดซีเมนต์กากกัมมันตรังสีได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมในหลายประเทศ รูปแบบของกากกัมมันตรังสีที่ทำจากซีเมนต์ต้องอาศัยกระบวนการคัดเลือกและการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้เหมาะสมกับกากกัมมันตรังสีแต่ละประเภทโดยเฉพาะ เพื่อให้เป็นไปตามเกณฑ์การยอมรับกากกัมมันตรังสีที่เข้มงวดสำหรับการจัดเก็บและการกำจัดในระยะยาว^{[ 40 ]}

การพัฒนาซีเมนต์ไฮดรอลิกสมัยใหม่เริ่มต้นขึ้นพร้อมกับการเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรม (ประมาณปี 1800) โดยมีแรงผลักดันหลักสามประการ ได้แก่:

• ปูนฉาบซีเมนต์ไฮด รอลิก ( สตัคโค ) สำหรับตกแต่งอาคารก่ออิฐในสภาพอากาศชื้น
• ปูนไฮดรอลิกสำหรับงานก่อสร้างก่ออิฐ งานท่าเรือ ฯลฯ ที่สัมผัสกับน้ำทะเล
• การพัฒนาคอนกรีตที่มีความแข็งแรงสูง

ซีเมนต์ที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นซีเมนต์ปอร์ตแลนด์หรือซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสม แต่ในบางอุตสาหกรรมก็มีการใช้ซีเมนต์ผสมชนิดอื่นด้วย

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ซึ่งเป็นปูนซีเมนต์ไฮดรอลิกชนิดหนึ่ง เป็นปูนซีเมนต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดทั่วโลก การใช้งานที่พบมากที่สุดของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คือการทำคอนกรีต ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์อาจมีสีเทาหรือสี ขาว

โดยทั่วไปแล้ว ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มักมีจำหน่ายในรูปแบบส่วนผสมที่บดแล้วจากผู้ผลิตปูนซีเมนต์ แต่สูตรที่คล้ายกันนี้ก็มักจะผสมจากส่วนประกอบที่บดแล้วที่โรงงานผสมคอนกรีตเช่นกัน

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสมตะกรันเตาหลอม หรือปูนซีเมนต์เตาหลอม (ตามมาตรฐาน ASTM C595 และ EN 197-1 ตามลำดับ) ประกอบด้วยตะกรันเตาหลอมบดละเอียด มากถึง 95% ส่วนที่เหลือเป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คลินเกอร์และยิปซัมเล็กน้อย ส่วนผสมทั้งหมดให้ความแข็งแรงสูงสุดสูง แต่เมื่อปริมาณตะกรันเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงในช่วงแรกจะลดลง ในขณะที่ความต้านทานต่อซัลเฟตจะเพิ่มขึ้นและการเกิดความร้อนจะลดลง ใช้เป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ชนิดทนซัลเฟตและเกิดความร้อนต่ำ

ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสมเถ้าลอยประกอบด้วย เถ้าลอยได้ถึง 40% ตามมาตรฐาน ASTM (ASTM C595) หรือ 35% ตามมาตรฐาน EN (EN 197–1) เถ้าลอยเป็นสารปอซโซลานิกจึงช่วยรักษาความแข็งแรงสูงสุดไว้ได้ เนื่องจากการเติมเถ้าลอยช่วยลดปริมาณน้ำในคอนกรีต จึงสามารถรักษาความแข็งแรงในช่วงเริ่มต้นได้เช่นกัน ในกรณีที่มีเถ้าลอยคุณภาพดีราคาถูก เถ้าลอยชนิดนี้จึงเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่าซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา^{[ 44 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปอซโซลานนั้นรวมถึงปูนซีเมนต์เถ้าลอย เนื่องจากเถ้าลอยเป็นปอซโซลานแต่ยังรวมถึงปูนซีเมนต์ที่ทำจากปอซโซลานธรรมชาติหรือปอซโซลานสังเคราะห์อื่นๆ ด้วย ในประเทศที่ มี เถ้าภูเขาไฟ (เช่น อิตาลี ชิลี เม็กซิโก ฟิลิปปินส์) ปูนซีเมนต์เหล่านี้มักเป็นรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุด อัตราส่วนการทดแทนสูงสุดโดยทั่วไปจะกำหนดไว้เช่นเดียวกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสมเถ้าลอย

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ซิลิกาฟูม การเติมซิลิกาฟูมสามารถให้ความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ และบางครั้งก็มีการผลิตปูนซีเมนต์ที่มีซิลิกาฟูม 5–20% โดย 10% เป็นปริมาณสูงสุดที่อนุญาตภายใต้ EN 197–1 อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วมักจะเติมซิลิกาฟูมลงในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่เครื่องผสมคอนกรีต^{[ ​​45 ]}

ปูนซีเมนต์สำหรับงานก่ออิฐใช้สำหรับเตรียมปูน ก่อ และปูนฉาบและห้ามใช้ในคอนกรีต โดยทั่วไปแล้วจะเป็นสูตรผสมที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และส่วนผสมอื่นๆ อีกหลายชนิด เช่น หินปูน ปูนขาว สารเพิ่มฟองอากาศ สารหน่วงการแข็งตัว สารกันน้ำ และสารให้สี สูตรของปูนซีเมนต์เหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้ปูนก่อที่ใช้งานได้ง่าย ทำให้งานก่ออิฐรวดเร็วและสม่ำเสมอ ปูนซีเมนต์สำหรับงานก่ออิฐในอเมริกาเหนืออาจมีความแตกต่างกันเล็กน้อย เช่น ปูนซีเมนต์พลาสติกและปูนซีเมนต์สำหรับฉาบ ซึ่งออกแบบมาเพื่อสร้างการยึดเกาะที่ควบคุมได้กับบล็อกก่ออิฐ

ซีเมนต์ขยายตัวประกอบด้วยคลินเกอร์ปอร์ตแลนด์และคลินเกอร์ขยายตัว (โดยทั่วไปคือคลินเกอร์ซัลโฟอะลูมิเนต) และถูกออกแบบมาเพื่อชดเชยผลกระทบจากการหดตัวเนื่องจากการแห้งที่มักพบในซีเมนต์ไฮดรอลิก ซีเมนต์ชนิดนี้สามารถใช้ทำคอนกรีตสำหรับพื้นคอนกรีต (ขนาดสูงสุด 60 ตารางเมตร) โดยไม่ต้องมีรอยต่อการหดตัว

ปูนซีเมนต์ผสมสีขาวอาจผลิตได้โดยใช้คลินเกอร์สีขาว (ซึ่งมีเหล็กน้อยหรือไม่มีเลย) และวัสดุเสริมสีขาว เช่นเมตาคาโอลิน ที่มีความบริสุทธิ์สูง ปูนซีเมนต์สีใช้เพื่อการตกแต่ง มาตรฐานบางอย่างอนุญาตให้เติมเม็ดสีเพื่อผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สี ในขณะที่มาตรฐานอื่นๆ (เช่น ASTM) ไม่อนุญาตให้เติมเม็ดสีในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และปูนซีเมนต์สีจะจำหน่ายในชื่อปูนซีเมนต์ไฮดรอลิกผสม

ซีเมนต์ที่บดละเอียดมากคือซีเมนต์ที่ผสมกับทรายหรือตะกรันหรือแร่ธาตุประเภทปอซโซลานอื่นๆ ที่บดละเอียดเข้าด้วยกัน ซีเมนต์ดังกล่าวสามารถมีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกับซีเมนต์ปกติ แต่มีซีเมนต์น้อยกว่าถึง 50% โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีพื้นที่ผิวสำหรับปฏิกิริยาเคมีมากขึ้น แม้จะบดละเอียดมากก็ยังสามารถใช้พลังงานน้อยลงถึง 50% (และปล่อยก๊าซคาร์บอนน้อยลง) ในการผลิตเมื่อเทียบกับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทั่วไป^{[ 46 ]}

ปูนซีเมนต์ปอซโซลาน-ปูนขาว คือส่วนผสมของปอซโซลาน บด และปูนขาวปูนซีเมนต์ชนิดนี้เป็นปูนซีเมนต์ที่ชาวโรมันใช้ และยังคงพบได้ในสิ่งก่อสร้างของโรมันที่ยังคงหลงเหลืออยู่ เช่นวิหารแพนธีออนในกรุงโรม ปูนซีเมนต์ชนิดนี้จะค่อยๆ เพิ่มความแข็งแรง แต่ความแข็งแรงสูงสุดอาจสูงมาก ผลิตภัณฑ์จากการไฮเดรชั่นที่ทำให้เกิดความแข็งแรงนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับที่พบในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

ซีเมนต์สแลก-ปูนขาว— ซึ่งทำจากสแลกเตาหลอมเหล็กบดละเอียด —ไม่มีคุณสมบัติทางไฮดรอลิกในตัวเอง แต่จะ "กระตุ้น" ด้วยการเติมด่าง ซึ่งวิธีที่ประหยัดที่สุดคือการใช้ปูนขาว ซีเมนต์ชนิดนี้มีคุณสมบัติคล้ายกับซีเมนต์ปอซโซลาน-ปูนขาว เฉพาะสแลกที่บดละเอียด (เช่น สแลกที่ผ่านการทำให้เย็นตัวด้วยน้ำจนมีลักษณะเป็นแก้ว) เท่านั้นที่มีประสิทธิภาพเป็นส่วนประกอบของซีเมนต์

ซีเมนต์ซูเปอร์ซัลเฟตประกอบด้วยตะกรันเตาหลอมเหล็กบดละเอียดประมาณ 80% ยิปซัมหรือแอนไฮไดรต์ 15% และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คลินเกอร์หรือปูนขาวเล็กน้อยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซีเมนต์ชนิดนี้ให้ความแข็งแรงโดยการก่อตัวของเอททริงไทต์โดยมีการเพิ่มความแข็งแรงคล้ายกับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แบบช้าๆ และมีความทนทานต่อสารกัดกร่อนได้ดี รวมถึงซัลเฟตด้วย

ซีเมนต์แคลเซียมอะลูมิเนตเป็นซีเมนต์ไฮดรอลิกที่ทำจากหินปูนและบอกไซต์เป็น หลัก ส่วนประกอบสำคัญคือโมโนแคลเซียมอะลูมิเนต CaAl₂O₄ ₍ CaO _· Al₂O₃ _{หรือCA}ในสัญลักษณ์ทางเคมีของซีเมนต์ , CCN) และเมเยไนต์_{Ca₁₂Al₁₄O₃₃} ( _¹²CaO · _⁷Al₂O₃หรือ_C₁₂A₇ในCCN ) ความแข็งแรงเกิดขึ้นจากการไฮเดรชั่นกลาย เป็น แคลเซียมอะลูมิเนตไฮเด _{ร ต ซีเมนต์ชนิด}นี้เหมาะสำหรับใช้ในคอนกรีตทนไฟ (ทนต่ออุณหภูมิสูง) เช่น สำหรับบุผนังเตาเผา

ซีเมนต์แคลเซียมซัลโฟอะลูมิเนตผลิตจากคลินเกอร์ที่มีเยลีไมต์ (Ca ₄ (AlO ₂ ) ₆ SO ₄หรือ C ₄ A ₃ Sในสัญลักษณ์ของนักเคมีซีเมนต์ ) เป็นเฟสหลัก ใช้ในซีเมนต์ที่ขยายตัวได้ ซีเมนต์ที่มีความแข็งแรงสูงมากในระยะเริ่มต้น และซีเมนต์ "พลังงานต่ำ" การไฮเดรชั่นทำให้เกิดเอททริงไทต์ และคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะ (เช่น การขยายตัวหรือปฏิกิริยาที่รวดเร็ว) ได้มาจากการปรับปริมาณไอออนแคลเซียมและซัลเฟต การใช้งานเป็นทางเลือกพลังงานต่ำแทนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้รับการบุกเบิกในประเทศจีน ซึ่งมีการผลิตหลายล้านตันต่อปี^{[ 47 ] [ 48 ]}ความต้องการพลังงานต่ำกว่าเนื่องจากอุณหภูมิเตาเผาที่ต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยา และปริมาณหินปูนที่ต่ำกว่า (ซึ่งต้องกำจัดคาร์บอเนตแบบดูดความร้อน) ในส่วนผสม นอกจากนี้ ปริมาณหินปูนที่ต่ำกว่าและการใช้เชื้อเพลิงที่ต่ำกว่านำไปสู่​​CO₂ปริมาณการปล่อยมลพิษจะอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ อย่างไรก็ตาม ปริมาณการปล่อยก๊าซ SO₂ _มักจะสูงกว่ามาก

ซีเมนต์ "ธรรมชาติ" ซึ่งเทียบได้กับซีเมนต์บางชนิดในยุคก่อนปอร์ตแลนด์ ผลิตโดยการเผาหินปูนที่มีดินเหนียวปนอยู่ด้วยที่อุณหภูมิปานกลาง ระดับของส่วนประกอบดินเหนียวในหินปูน (ประมาณ 30–35%) อยู่ในระดับที่ ทำให้เกิด เบไลต์ (แร่ที่มีความแข็งแรงในช่วงแรกต่ำ แต่มีความแข็งแรงสูงในช่วงหลังในซีเมนต์ปอร์ตแลนด์) ในปริมาณมากโดยไม่เกิดปูนขาวอิสระในปริมาณมากเกินไป เช่นเดียวกับวัสดุธรรมชาติอื่นๆ ซีเมนต์เหล่านี้จึงมีคุณสมบัติที่แปรผันได้สูง

ซีเมนต์ จีโอโพลิเมอร์ผลิตจากส่วนผสมของซิลิเกตโลหะอัลคาไลที่ละลายน้ำได้ และผงแร่ซิลิเกตอะลูมิเนียม เช่นเถ้าลอยและเมตาคาโอลิน

ซีเมนต์โพลิเมอร์ผลิตจากสารเคมีอินทรีย์ที่เกิดปฏิกิริยาโพลิเมอร์ไรเซชัน ผู้ผลิตมักใช้ วัสดุ เทอร์โมเซตแม้ว่าจะมีราคาแพงกว่ามาก แต่ก็สามารถให้วัสดุกันน้ำที่มีความแข็งแรงดึงได้ดี

ปูนซีเมนต์โซเรลเป็นปูนซีเมนต์ที่แข็งแรงทนทาน ผลิตโดยการผสมแมกนีเซียมออกไซด์และสารละลายแมกนีเซียมคลอไรด์

มีการเสนอให้ผลิตซีเมนต์ไฟฟ้าโดยการรีไซเคิลซีเมนต์จากขยะจากการรื้อถอนในเตาหลอมไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ กระบวนการ ผลิตเหล็กซีเมนต์ที่รีไซเคิลแล้วมีจุดประสงค์เพื่อใช้ทดแทนปูนขาว บางส่วนหรือทั้งหมด ที่ใช้ในการผลิตเหล็ก ทำให้ได้วัสดุคล้ายตะกรันที่มีแร่ธาตุคล้ายกับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เกี่ยวข้องได้มาก^{[ 49 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผลิตโดยการนำหินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) ร่วมกับวัสดุอื่นๆ (เช่นดินเหนียว ) มาให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 1,450 องศาเซลเซียส (2,640 องศาฟาเรนไฮต์) ในเตาเผาในกระบวนการที่เรียกว่าการเผา (calcination)ซึ่งจะปลดปล่อยโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จากแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อสร้างแคลเซียมออกไซด์หรือปูนขาว จากนั้นปูนขาวจะรวมตัวทางเคมีกับวัสดุอื่นๆ ในส่วนผสมเพื่อสร้างแคลเซียมซิลิเกตและสารประกอบซีเมนต์อื่นๆ สารแข็งที่ได้เรียกว่า 'คลินเกอร์' จากนั้นจะถูกบดรวมกับยิปซัม (CaSO₄·2H₂O) ในปริมาณเล็กน้อย_จนเป็นผงเพื่อทำ_{ปูนซีเมนต์}ปอร์ตแลนด์ธรรมดาซึ่งเป็นปูนซีเมนต์ชนิดที่ใช้กันมากที่สุด (มักเรียกว่า OPC) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอนกรีต ปูนฉาบและวัสดุยาแนว ส่วนใหญ่ที่ไม่ใช่ชนิด พิเศษ

ซีเมนต์จะเริ่มแข็งตัวเมื่อผสมกับน้ำ ซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฮเดรชั่นหลายขั้นตอน ส่วนประกอบต่างๆ จะค่อยๆ เกิดไฮเดรชั่น และไฮเดรตของแร่ธาตุจะแข็งตัวและแข็งขึ้น การประสานกันของไฮเดรตทำให้ซีเมนต์มีความแข็งแรง ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่แพร่หลาย ซีเมนต์ไฮดรอลิกไม่ได้แข็งตัวโดยการแห้ง การบ่มที่เหมาะสมต้องรักษาระดับความชื้นที่เหมาะสมซึ่งจำเป็นต่อปฏิกิริยาไฮเดรชั่นในระหว่างกระบวนการแข็งตัว หากซีเมนต์ไฮดรอลิกแห้งในระหว่างขั้นตอนการบ่ม ผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจมีไฮเดรชั่นไม่เพียงพอและอ่อนแอลงอย่างมาก แนะนำให้ใช้อุณหภูมิต่ำสุดที่ 5 °C และไม่เกิน 30 °C ^{[ 50 ]}คอนกรีตในช่วงอายุน้อยต้องได้รับการปกป้องจากการระเหยของน้ำเนื่องจากแสงแดดโดยตรง อุณหภูมิสูงความชื้นสัมพัทธ์ ต่ำ และลม

เขตเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นผิว (ITZ) คือบริเวณของเนื้อปูนซีเมนต์รอบ อนุภาค มวลรวมในคอนกรีตในบริเวณนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในลักษณะโครงสร้างจุลภาค^{[ 51 ]}เขตนี้อาจมีความกว้างได้ถึง 35 ไมโครเมตร^{[ 52 ] : 351} การศึกษาอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าความกว้างอาจสูงถึง 50 ไมโครเมตร ปริมาณเฉลี่ยของเฟสคลินเกอร์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะลดลงและความพรุนจะลดลงไปทางพื้นผิวมวลรวม ในทำนองเดียวกัน ปริมาณของเอททริงไทต์จะเพิ่มขึ้นใน ITZ ^{[ 52 ] : 352}

ถุงปูนซีเมนต์มักมีคำเตือนด้านสุขภาพและความปลอดภัยพิมพ์อยู่ เนื่องจากปูนซีเมนต์ไม่เพียงแต่มีฤทธิ์เป็นด่าง สูงเท่านั้น แต่กระบวนการแข็งตัวยังเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนอีกด้วย ส่งผลให้ปูนซีเมนต์เปียกมีฤทธิ์กัดกร่อน สูง (pH = 13.5) และสามารถทำให้ผิวหนังไหม้ อย่างรุนแรงได้ง่าย หากไม่ล้างออกด้วยน้ำทันที ในทำนองเดียวกัน ผงปูนซีเมนต์แห้งที่สัมผัสกับเยื่อเมือกอาจทำให้เกิดการระคายเคืองตาหรือระบบทางเดินหายใจอย่างรุนแรง ธาตุบางชนิด เช่น โครเมียม จากสิ่งเจือปนที่มีอยู่ตามธรรมชาติในวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์อาจทำให้เกิดโรคผิวหนังอักเสบ จากภูมิแพ้ ได้^{[ 53 ]} มักมี การเติมสารรีดิวซ์ เช่น เฟอร์รัสซัลเฟต (FeSO ₄ ) ลงในปูนซีเมนต์เพื่อเปลี่ยนโครเมต เฮกซาวาเลนต์ (CrO ₄ ²⁻ ) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งให้เป็นโครเมียมไตรวาเลนต์ (Cr ³⁺ ) ซึ่งเป็นสารเคมีที่มีความเป็นพิษน้อยกว่า ผู้ใช้ปูนซีเมนต์จำเป็นต้องสวมถุงมือและเสื้อผ้าป้องกันที่เหมาะสมด้วย^{[ 54 ]}

ในปี 2553 การผลิตซีเมนต์ไฮดรอลิกทั่วโลกอยู่ที่3,300 เมกะตัน (3,600 × 10⁶^ตันสั้น)^ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดสามอันดับแรก ได้แก่จีน 1,800 เมกะตัน อินเดีย 220 เมกะตัน และสหรัฐอเมริกา 63.5 ล้านตัน รวมเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณการผลิตทั่วโลก โดยสามประเทศที่มีประชากรมากที่สุดในโลกเป็นผู้ผลิต^{[ 55 ]}

สำหรับกำลังการผลิตซีเมนต์ทั่วโลกในปี 2553 สถานการณ์ก็คล้ายคลึงกัน โดยสามประเทศชั้นนำ (จีน อินเดีย และสหรัฐอเมริกา) มีส่วนแบ่งเกือบครึ่งหนึ่งของกำลังการผลิตทั้งหมดของโลก^{[ 56 ]}

ตลอดปี 2011 และ 2012 การบริโภคทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเพิ่มขึ้นเป็น 3,585 ล้านตันในปี 2011 และ 3,736 ล้านตันในปี 2012 ในขณะที่อัตราการเติบโต ต่อปี ลดลงเหลือ 8.3% และ 4.2% ตามลำดับ

จีนซึ่งมีส่วนแบ่งการบริโภคปูนซีเมนต์ทั่วโลกเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ยังคงเป็นกลไกหลักของการเติบโตของเศรษฐกิจโลก ในปี 2555 ความต้องการปูนซีเมนต์ของจีนอยู่ที่ 2,160 ล้านตัน คิดเป็น 58% ของการบริโภคทั่วโลก อัตราการเติบโตประจำปีซึ่งเคยสูงถึง 16% ในปี 2553 ดูเหมือนจะชะลอตัวลงเหลือ 5-6% ในปี 2554 และ 2555 เนื่องจากเศรษฐกิจของจีนมุ่งเป้าไปที่อัตรา การเติบโตที่ยั่งยืน มากขึ้น

นอกประเทศจีน การบริโภคทั่วโลกเพิ่มขึ้น 4.4% เป็น 1,462 ล้านตันในปี 2010 เพิ่มขึ้น 5% เป็น 1,535 ล้านตันในปี 2011 และเพิ่มขึ้น 2.7% เป็น 1,576 ล้านตันในปี 2012

ปัจจุบันอิหร่านเป็นผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายใหญ่เป็นอันดับ 3 ของโลก และได้เพิ่มผลผลิตขึ้นกว่า 10% ตั้งแต่ปี 2008 ถึง 2011 ^{[ 57 ]}เนื่องจากต้นทุนพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้นในปากีสถานและประเทศผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายใหญ่อื่นๆ อิหร่านจึงอยู่ในตำแหน่งที่ได้เปรียบในฐานะคู่ค้า โดยใช้ปิโตรเลียมส่วนเกินของตนเองในการขับเคลื่อนโรงงานผลิตปูนเม็ด ปัจจุบันอิหร่านเป็นผู้ผลิตชั้นนำในตะวันออกกลาง และกำลังเพิ่มบทบาทที่โดดเด่นในตลาดท้องถิ่นและต่างประเทศต่อไป^{[ 58 ]}

ผลการดำเนินงานในอเมริกาเหนือและยุโรปในช่วงปี 2010-2012 แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดกับของจีน เนื่องจากวิกฤตการณ์ทางการเงินปี 2008ได้พัฒนาไปสู่วิกฤตหนี้สาธารณะสำหรับหลายประเทศในภูมิภาคนี้และนำไปสู่ภาวะเศรษฐกิจถดถอย ระดับการบริโภคปูนซีเมนต์ในภูมิภาคนี้ลดลง 1.9% ในปี 2010 เหลือ 445 ล้านตัน ฟื้นตัวขึ้น 4.9% ในปี 2011 จากนั้นลดลงอีก 1.1% ในปี 2012

ผลการดำเนินงานในส่วนอื่นๆ ของโลก ซึ่งรวมถึงประเทศเศรษฐกิจเกิดใหม่หลายแห่งในเอเชีย แอฟริกา และละตินอเมริกา และมีความต้องการปูนซีเมนต์ประมาณ 1,020 ล้านตันในปี 2553 นั้นเป็นไปในทิศทางที่ดีและชดเชยการลดลงในอเมริกาเหนือและยุโรปได้อย่างมาก อัตราการเติบโตของการบริโภครายปีอยู่ที่ 7.4% ในปี 2553 ลดลงเหลือ 5.1% และ 4.3% ในปี 2554 และ 2555 ตามลำดับ

ณ สิ้นปี 2555 อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ทั่วโลกประกอบด้วยโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ 5,673 แห่ง ซึ่งรวมถึงทั้งโรงงานแบบครบวงจรและโรงงานบด โดย 3,900 แห่งตั้งอยู่ในประเทศจีน และ 1,773 แห่งตั้งอยู่ในส่วนอื่นๆ ของโลก

กำลังการผลิตซีเมนต์รวมทั่วโลกอยู่ที่ 5245 ล้านตันในปี 2555 โดย 2950 ล้านตันอยู่ในประเทศจีน และ 2295 ล้านตันอยู่ในส่วนอื่นๆ ของโลก^{[ 6 ]}

จีนเป็นผู้ผลิตและผู้ใช้ปูนซีเมนต์รายใหญ่ที่สุดของโลก

ในปี พ.ศ. 2549 มีการประมาณการว่าจีนผลิตซีเมนต์ได้ 1.235 พันล้านตัน ซึ่งคิดเป็น 44% ของปริมาณการผลิตซีเมนต์ทั่วโลก^{[ 59 ]} "คาดว่าความต้องการซีเมนต์ในจีนจะเพิ่มขึ้น 5.4% ต่อปี และจะเกิน 1 พันล้านตันในปี พ.ศ. 2551 โดยได้รับแรงหนุนจากการเติบโตของค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างที่ชะลอตัวลงแต่ยังคงแข็งแกร่ง ซีเมนต์ที่บริโภคในจีนจะคิดเป็น 44% ของความต้องการทั่วโลก และจีนจะยังคงเป็นประเทศผู้บริโภคซีเมนต์รายใหญ่ที่สุดของโลกต่อไป" ^{[ 60 ]}

ในปี 2553 มีการบริโภคซีเมนต์ทั่วโลก 3.3 พันล้านตัน โดยจีนบริโภคไป 1.8 พันล้านตัน^{[ 61 ]}

การผลิตปูนซีเมนต์ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในทุกขั้นตอนของกระบวนการ ซึ่งรวมถึงการปล่อยมลพิษทางอากาศในรูปของฝุ่นละออง ก๊าซ เสียง และการสั่นสะเทือนขณะใช้งานเครื่องจักรและระหว่างการระเบิดในเหมืองหิน ตลอดจนความเสียหายต่อพื้นที่ชนบทจากการทำเหมืองหิน อุปกรณ์ลดการปล่อยฝุ่นละอองระหว่างการทำเหมืองหินและการผลิตปูนซีเมนต์มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และอุปกรณ์ดักจับและแยกก๊าซไอเสียก็มีการใช้งานเพิ่มมากขึ้น การปกป้องสิ่งแวดล้อมยังรวมถึงการฟื้นฟูเหมืองหินให้กลับคืนสู่สภาพธรรมชาติหลังจากปิดตัวลง โดยการคืนพื้นที่ให้เป็นธรรมชาติหรือทำการเพาะปลูกใหม่

ความเข้มข้นของคาร์บอนในซีเมนต์มีตั้งแต่ ≈5% ในโครงสร้างซีเมนต์ไปจนถึง ≈8% ในกรณีของถนนที่ทำจากซีเมนต์^{[ 62 ]}การผลิตซีเมนต์ปล่อยCO ₂สู่ชั้นบรรยากาศทั้งโดยตรงเมื่อแคลเซียมคาร์บอเนตถูกให้ความร้อน ทำให้เกิดปูนขาวและคาร์บอนไดออกไซด์ [ ^{63 ] [ 64 ] และโดย อ้อม}ผ่านการใช้พลังงานหากการผลิตเกี่ยวข้องกับการปล่อยCO₂อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ เกิด จากกิจกรรมของมนุษย์ ประมาณ 10% ของปริมาณทั้งหมดทั่วโลก₂การปล่อยก๊าซเรือน กระจก ซึ่งร้อยละ 60 มาจากกระบวนการทางเคมี และร้อยละ 40 มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง^{[ 65 ]}การ ศึกษาของ Chatham Houseในปี 2018 ประมาณการว่าซีเมนต์ 4 พันล้านตันที่ผลิตในแต่ละปีคิดเป็นร้อยละ 8 ของCO ทั่วโลก₂การปล่อยมลพิษ^{[ 5 ]}

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกือบ 900 กิโลกรัม₂มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1000 ลูกบาศก์เมตรต่อการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ 1,000 กิโลกรัม ในสหภาพยุโรป การใช้พลังงานจำเพาะสำหรับการผลิตปูนซีเมนต์คลินเกอร์ลดลงประมาณ 30% ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 การลดความต้องการพลังงานขั้นต้นนี้เทียบเท่ากับถ่านหินประมาณ 11 ล้านตันต่อปี และมีประโยชน์ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 100 ลูกบาศก์เมตร₂การปล่อยก๊าซเหล่านี้คิดเป็นประมาณ 5% ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์₂[ ^{66 ]​}

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ในการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (ประมาณ 60%) เกิดจากการสลายตัวทางเคมีของหินปูนเป็นปูนขาว ซึ่งเป็นส่วนประกอบในคลินเกอร์ของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ การปล่อยก๊าซเหล่านี้สามารถลดลงได้โดยการลดปริมาณคลินเกอร์ในปูนซีเมนต์ นอกจากนี้ยังสามารถลดลงได้ด้วยวิธีการผลิตทางเลือก เช่น การบดปูนซีเมนต์กับทรายหรือตะกรันหรือแร่ธาตุประเภทปอซโซลานอื่นๆ ให้เป็นผงละเอียดมาก^{[ 67 ]}

เพื่อลดการขนส่งวัตถุดิบที่มีน้ำหนักมากและลดต้นทุนที่เกี่ยวข้อง การสร้างโรงงานปูนซีเมนต์ให้ใกล้กับเหมืองหินปูนมากกว่าศูนย์กลางผู้บริโภคจึงประหยัดกว่า^{[ 68 ]}

ณ ปี 2025 การดักจับและกักเก็บคาร์บอนกำลังกลายเป็นวิธีการลดคาร์บอนในการผลิตซีเมนต์ บริษัท Air Liquide ของฝรั่งเศสได้รับเงินทุนจากสหภาพยุโรปสำหรับโครงการ CCS สองโครงการใน Kujawy (โปแลนด์) และโครงการ K6 ซึ่งมีเป้าหมายในการผลิตซีเมนต์ที่เป็นกลางทางคาร์บอนเป็นครั้งแรกในยุโรปใน Lumbres ประเทศฝรั่งเศส คาดว่าโครงการเหล่านี้จะเริ่มดำเนินการภายในปี 2028 และดักจับการปล่อย CO2 ได้ 18.1 ล้านตันในระยะเวลาหนึ่งทศวรรษ^{[ 69 ]}

ผลิตภัณฑ์ไฮเดรตของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เช่น คอนกรีตและปูนฉาบ จะค่อยๆ ดูดซับก๊าซ CO2 ในบรรยากาศ_ที่ถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาในเตาเผา กระบวนการตามธรรมชาตินี้ เมื่อย้อนกลับการเผา เรียกว่า คาร์บอเนชั่น^{[ 70 ]}เนื่องจากขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายของ CO2 _{เข้าไป}ในเนื้อคอนกรีต อัตราการเกิดคาร์บอเนชั่นจึงขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายอย่าง เช่น สภาพแวดล้อมและพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับบรรยากาศ^{[ 71 ] [ 72 ]}คาร์บอเนชั่นมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงท้ายของอายุการใช้งานของคอนกรีต หลังจากการรื้อถอนและการบดเศษซาก มีการประมาณการว่าเกือบ 30% ของCO2 ในบรรยากาศจะถูกดูดซับกลับเข้าไป₂ที่เกิดขึ้นจากการผลิตซีเมนต์จะถูกดูดซับกลับคืนในระหว่างวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์ซีเมนต์^{[ 72 ]}

กระบวนการคาร์บอเนชั่นถือเป็นกลไกหนึ่งของการเสื่อมสภาพของคอนกรีต โดยจะลดค่า pH ของคอนกรีตซึ่งส่งเสริมการกัดกร่อนของเหล็กเสริม^{[ 70 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของคาร์บอเนชั่น Ca(OH) ₂ คือ CaCO ₃มีปริมาตรมากขึ้น ความพรุนของคอนกรีตจึงลดลง ส่งผลให้ความแข็งแรงและความแข็งของคอนกรีตเพิ่มขึ้น^{[ 73 ]}

มีข้อเสนอแนะในการลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากปูนซีเมนต์ไฮดรอลิ ก โดยการนำปูนซีเมนต์ที่ไม่ใช่ไฮดรอลิก เช่น ปูนขาว มาใช้ในบางงาน เนื่องจากปูนขาวสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ได้บางส่วน₂ระหว่างการแข็งตัว และมีความต้องการพลังงานในการผลิตน้อยกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์^{[ 74 ]}

ความพยายามอื่นๆ ในการเพิ่มการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้แก่ ซีเมนต์ที่ทำจากแมกนีเซียม ( ซีเมนต์ Sorel ) ^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]}

ในบางสถานการณ์ โดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดและองค์ประกอบของวัตถุดิบที่ใช้ กระบวนการเผาที่อุณหภูมิสูงของหินปูนและแร่ดินเหนียวสามารถปล่อยก๊าซและฝุ่นละอองที่มีโลหะหนัก ระเหยได้ ^สูง สู่ชั้นบรรยากาศ เช่นธัลเลียม [ ^{78 ]}แคดเมียมและปรอทเป็นสารพิษมากที่สุด โลหะหนัก (Tl, Cd, Hg, ...) และซีลีเนียมมักพบเป็นธาตุติดตามในซัลไฟด์ โลหะทั่วไป ( ไพไรต์ (FeS2 ₎ , ซิงค์เบลนด์ (ZnS) , กาลีนา (PbS), ...) ที่มีอยู่ในแร่รองในวัตถุดิบส่วนใหญ่ มีกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในหลายประเทศเพื่อจำกัดการปล่อยมลพิษเหล่านี้ ในสหรัฐอเมริกาในปี 2011 เตาเผาซีเมนต์ "ได้รับอนุญาตตามกฎหมายให้ปล่อยสารพิษสู่อากาศได้มากกว่าเตาเผาขยะอันตราย" ^{[ 79 ]}

การมีอยู่ของโลหะหนักในปูนเม็ดเกิดขึ้นได้ทั้งจากวัตถุดิบธรรมชาติและจากการใช้ผลิตภัณฑ์พลอยได้รีไซเคิลหรือเชื้อเพลิงทางเลือกค่า pH สูงในน้ำในรูพรุนของซีเมนต์ (12.5 < pH < 13.5) จำกัดการเคลื่อนที่ของโลหะหนักหลายชนิดโดยลดความสามารถในการละลายและเพิ่มการดูดซับบนเฟสแร่ของซีเมนต์นิกเกล สังกะสีและตะกั่วมักพบในซีเมนต์ในความเข้มข้นที่ไม่น้อยเลยโครเมียมอาจเกิดขึ้นโดยตรงจากสิ่งเจือปนตามธรรมชาติจากวัตถุดิบหรือเป็นการปนเปื้อนทุติยภูมิจากการสึกหรอของโลหะผสมเหล็กโครเมียมแข็งที่ใช้ในเครื่องบดลูกบอลเมื่อบดปูนเม็ด เนื่องจากโครเมต (CrO₄²⁻ ₎เป็นพิษและอาจทำให้เกิดอาการแพ้ทางผิวหนัง อย่างรุนแรงที่ความเข้มข้นเพียง ^{เล็กน้อย}บางครั้งจึงถูกลดให้เป็น Cr(III) ไตรวาเลนต์โดยการเติมเฟอร์รัสซัลเฟต ( _FeSO₄ )

โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ใช้เชื้อเพลิง 3 ถึง 6 กิกะจูลต่อคลินเกอร์ 1 ตัน ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและกระบวนการที่ใช้ เตาเผาปูนซีเมนต์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้ถ่านหินและปิโตรเลียมโค้กเป็นเชื้อเพลิงหลัก และใช้ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันเชื้อเพลิงในระดับที่น้อยกว่า ของเสียและผลพลอยได้ที่คัดสรรแล้วซึ่งมีค่าความร้อน ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาเผาปูนซีเมนต์ (เรียกว่าการร่วมกระบวนการ ) โดยแทนที่ เชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมบางส่วนเช่น ถ่านหิน หากเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวด ของเสียและผลพลอยได้ที่คัดสรรแล้วซึ่งมีแร่ธาตุที่มีประโยชน์ เช่น แคลเซียม ซิลิกา อลูมินา และเหล็ก สามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในเตาเผาได้ โดยแทนที่วัตถุดิบ เช่น ดินเหนียวหินดินดานและหินปูน เนื่องจากวัสดุบางชนิดมีทั้งแร่ธาตุที่มีประโยชน์และค่าความร้อนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ความแตกต่างระหว่างเชื้อเพลิงทางเลือกและวัตถุดิบจึงไม่ชัดเจนเสมอไป ตัวอย่างเช่น กากตะกอนจากระบบบำบัดน้ำเสียมีค่าความร้อนต่ำแต่มีนัยสำคัญ และเผาไหม้แล้วให้เถ้าที่มีแร่ธาตุที่มีประโยชน์ในเนื้อคลินเกอร์^{[ 80 ]}ยางรถยนต์และยางรถบรรทุกที่ใช้แล้วมีประโยชน์ในการผลิตซีเมนต์ เนื่องจากมีค่าความร้อนสูง และเหล็กที่ฝังอยู่ในยางก็มีประโยชน์เป็นวัตถุดิบ^{[ 81 ] : หน้า 27}

คลินเกอร์ผลิตโดยการให้ความร้อนแก่วัตถุดิบภายในเตาเผาหลักของเตาเผาที่อุณหภูมิ 1,450 °C เปลวไฟมีอุณหภูมิสูงถึง 1,800 °C วัสดุจะคงอยู่ที่ 1,200 °C เป็นเวลา 12–15 วินาทีที่ 1,800 °C หรือบางครั้งอาจนาน 5–8 วินาที (เรียกอีกอย่างว่าเวลาคงอยู่) คุณลักษณะเหล่านี้ของเตาเผาคลินเกอร์มีประโยชน์มากมายและรับประกันการทำลายสารประกอบอินทรีย์อย่างสมบูรณ์ การทำให้เป็นกลางของก๊าซกรด ซัลเฟอร์ออกไซด์ และไฮโดรเจนคลอไรด์อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ ร่องรอยของโลหะหนักจะฝังอยู่ในโครงสร้างของคลินเกอร์และไม่มีผลพลอยได้ เช่น เถ้าหรือกากตกค้างเกิดขึ้น^{[ 82 ]}

อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ของสหภาพยุโรปใช้เชื้อเพลิงที่ได้จากของเสียและชีวมวลมากกว่า 40% ในการให้พลังงานความร้อนแก่กระบวนการผลิตคลินเกอร์สีเทา แม้ว่าการเลือกใช้เชื้อเพลิงทางเลือก (AF) เหล่านี้มักจะขึ้นอยู่กับต้นทุนเป็นหลัก แต่ปัจจัยอื่นๆ ก็มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ การใช้เชื้อเพลิงทางเลือกมีประโยชน์ทั้งต่อสังคมและบริษัท: CO2₂-การปล่อยมลพิษต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล ของเสียสามารถนำมาแปรรูปร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืน และความต้องการวัตถุดิบใหม่บางชนิดสามารถลดลงได้ อย่างไรก็ตาม สัดส่วนการใช้เชื้อเพลิงทางเลือกมีความแตกต่างกันมากในกลุ่มประเทศสมาชิกสหภาพยุโรป (EU) ประโยชน์ต่อสังคมจะดีขึ้นหากประเทศสมาชิกเพิ่มสัดส่วนการใช้เชื้อเพลิงทางเลือกมากขึ้น การศึกษา Ecofys ^{[ 83 ]}ได้ประเมินอุปสรรคและโอกาสในการนำเชื้อเพลิงทางเลือกมาใช้เพิ่มเติมใน 14 ประเทศสมาชิก EU การศึกษา Ecofys พบว่าปัจจัยในท้องถิ่นจำกัดศักยภาพของตลาดมากกว่าความเป็นไปได้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์เอง

ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สูงขึ้นส่งผลให้ในหลายประเทศมีการลดทรัพยากรที่จำเป็นในการผลิตซีเมนต์อย่างมาก รวมถึงของเสีย (ฝุ่นและก๊าซไอเสีย) ด้วย^{[ 84 ]}ซีเมนต์ที่มีรอยเท้าลดลงคือวัสดุซีเมนต์ที่ตรงตามหรือเกินกว่าความสามารถในการใช้งานของซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เทคนิคต่างๆ กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา

วิธีหนึ่งคือซีเมนต์จีโอโพลิเมอร์ซึ่งผสมผสานวัสดุรีไซเคิล จึงช่วยลดการใช้วัตถุดิบ น้ำ และพลังงาน อีกแนวทางหนึ่งคือการลดหรือกำจัดการผลิตและการปล่อยมลพิษและก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งCO2₂[ ^{85 ]​}

การรีไซเคิลซีเมนต์เก่าในเตาหลอมไฟฟ้าเป็นอีกแนวทางหนึ่ง^{[ 86 ]}ทีมงานที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระได้พัฒนากระบวนการ 'DUPE' โดยอาศัยกิจกรรมของจุลินทรีย์Sporosarcina pasteuriiซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต เมื่อผสมกับทรายและปัสสาวะจะสามารถผลิตบล็อกปูนที่มีความแข็งแรงในการรับแรงอัด 70% ของคอนกรีตได้^{[ 87 ]}

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับซีเมนต์

• "ซีเมนต์" สารานุกรมบริแทนนิกาเล่ม 5 (ฉบับที่ 11) 1911
• usgs.gov (สรุปข้อมูลสินค้าโภคภัณฑ์แร่ ปี 2025): ซีเมนต์