ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เป็น ปูนซีเมนต์ชนิดที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดทั่วโลก โดยใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอนกรีตปูนฉาบปูนปั้นและวัสดุ อุดรอยรั่วทั่วไป ปูนซีเมนต์ชนิดนี้ได้รับการพัฒนามาจาก ปูนขาวไฮดรอลิกชนิดอื่นๆในประเทศอังกฤษในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 โดยโจเซฟ แอสปดินและโดยทั่วไปทำจากหินปูน ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นผง ละเอียด ผลิตโดยการให้ความร้อนแก่หินปูนและแร่ดินเหนียวในเตาเผาจนเกิดเป็นก้อนกรวดแล้วจึงบดก้อนกรวดนั้นโดยเติมยิปซัมลงไปหลายเปอร์เซ็นต์ (โดยทั่วไปประมาณ 5%) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีหลายประเภท ประเภทที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ซึ่งในอดีตเรียกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา (OPC) มีสีเทา แต่ก็มีปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สีขาวให้เลือกใช้ด้วย

ปูนซีเมนต์ชนิดนี้ได้รับการตั้งชื่อโดยโจเซฟ แอสป์ดิน ผู้ได้รับสิทธิบัตรในปี 1824 เนื่องจากเมื่อแข็งตัวแล้วจะมีลักษณะคล้ายหินปูนเนื้อละเอียดสีอ่อนที่รู้จักกันในชื่อหินพอร์ต แลนด์ ซึ่งขุดได้จากหน้าผาที่ถูกลมพัดกระหน่ำของเกาะพอร์ตแลนด์ในดอร์เซ็ต หินพอร์ตแลนด์เป็นที่นิยมในวงการสถาปัตยกรรมของอังกฤษมานานหลายศตวรรษ และถูกนำไปใช้ในสิ่งก่อสร้างที่เป็นสัญลักษณ์สำคัญ เช่นมหาวิหารเซนต์พอลและพิพิธภัณฑ์ อังกฤษ

วิลเลียม แอสปดินบุตรชายของเขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้คิดค้นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ "สมัยใหม่" เนื่องจากการพัฒนาของเขาในช่วงทศวรรษ 1840 ^{[ 1 ]}

ต้นทุนต่ำและความพร้อมใช้งานอย่างแพร่หลายของหินปูนหินดินดานและวัสดุธรรมชาติอื่นๆ ที่ใช้ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ทำให้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นวัสดุก่อสร้างที่มีราคาค่อนข้างถูก ด้วยปริมาณการผลิต 4.4 พันล้านตัน (ในปี 2023) ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์จึงอยู่ในอันดับที่สามของรายการวัสดุที่ผลิตขึ้น (ตามมวล) รองจากทรายและกรวด เท่านั้น วัสดุทั้งสองนี้ถูกนำมาผสมกับน้ำเพื่อผลิตเป็นวัสดุที่ผลิตขึ้นมากที่สุด นั่นคือ คอนกรีตซึ่งเป็นการใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุดของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์^{[ 2 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้รับการพัฒนามาจากปูนซีเมนต์ธรรมชาติที่ผลิตในสหราชอาณาจักรตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 18 ชื่อของมันมาจากความคล้ายคลึงกับหินปอร์ตแลนด์ซึ่งเป็นหินก่อสร้างชนิดหนึ่งที่ขุดได้จากเกาะปอร์ตแลนด์ในดอร์เซ็ตประเทศอังกฤษ^{[ 3 ]}การพัฒนาปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สมัยใหม่ (บางครั้งเรียกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาหรือปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ปกติ) เริ่มขึ้นในปี 1756 เมื่อจอห์น สมีตันทดลองผสมหินปูนและสารเติมแต่งต่างๆ รวมถึงทราสและปอซโซลานาโดยมีจุดประสงค์เพื่อสร้างประภาคาร^{[ 4 ]}ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อหอคอยสมีตันในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ปูนซีเมนต์โรมันได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรในปี 1796 โดยเจมส์ พาร์คเกอร์ [ ^{5 ] ปูนซีเมนต์}โรมันได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว แต่ถูกแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นส่วนใหญ่ในช่วงปี 1850 ^{[ 4 ]}ในปี 1811 เจมส์ ฟรอสต์ผลิตปูนซีเมนต์ที่เขาเรียกว่าปูนซีเมนต์บริติช^{[ 5 ]}มีรายงานว่าเจมส์ ฟรอสต์ได้สร้างโรงงานผลิตซีเมนต์เทียมขึ้นในปี พ.ศ. 2469 ^{[ 6 ]}ในปี พ.ศ. 2454 เอ็ดการ์ ด็อบบ์ส แห่งเซาท์วาร์ค ได้จดสิทธิบัตรซีเมนต์ชนิดที่วิศวกรชาวฝรั่งเศสหลุยส์ วิกา ต์ คิดค้นขึ้นในอีก 7 ปีต่อมา ซีเมนต์ของวิกาต์เป็นปูนขาวไฮดรอลิก เทียม และถือเป็น "ผู้บุกเบิกหลัก" ^{[ 4 ]}ของซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

ชื่อปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ถูกบันทึกไว้ในสมุดรายชื่อที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2466 โดยเกี่ยวข้องกับวิลเลียม ล็อกวูด และอาจจะมีบุคคลอื่น ๆ อีก^{[ 7 ]}ในสิทธิบัตรปูนซีเมนต์ปี พ.ศ. 2467 โจเซฟ แอสปดินเรียกสิ่งประดิษฐ์ของเขาว่า "ปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์" เนื่องจากมีลักษณะคล้ายกับหินพอร์ตแลนด์ [ ^{3 ] ปูนซีเมนต์}ของแอสปดินนั้นไม่เหมือนกับปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์สมัยใหม่ แต่เป็นก้าวแรกในการพัฒนาปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์สมัยใหม่ และถูกเรียกว่า "ปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ต้นแบบ" ^{[ 4 ]}

วิลเลียม แอสปดินได้ออกจากบริษัทของบิดาเพื่อก่อตั้งโรงงานผลิตปูนซีเมนต์ของตนเอง ในช่วงทศวรรษ 1840 วิลเลียมได้ผลิตแคลเซียมซิลิเกต โดยบังเอิญ ซึ่งเป็นขั้นตอนกลางในการพัฒนาปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ในปี 1843 เขาได้ก่อตั้งโรงงานผลิตที่รอเธอร์ไฮธ์ทางตะวันออกเฉียงใต้ของลอนดอน ซึ่งในไม่ช้าเขาก็ผลิตปูนซีเมนต์ที่สร้างความฮือฮาในหมู่ผู้ใช้ในลอนดอน^{[ 8 ]}ในปี 1848 วิลเลียมได้ปรับปรุงปูนซีเมนต์ของเขาให้ดียิ่งขึ้น จากนั้นในปี 1853 เขาได้ย้ายไปเยอรมนี ซึ่งเขามีส่วนร่วมในการผลิตปูนซีเมนต์^{[ 7 ]}วิลเลียมได้ผลิตสิ่งที่อาจเรียกว่า "เมโซ-ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์" (ส่วนผสมของปอร์ตแลนด์ซีเมนต์และปูนขาวไฮดรอลิก) ^{[ 9 ]}ไอแซค ชาร์ลส์ จอห์นสันได้ปรับปรุงการผลิต "เมโซ-ปอร์ตแลนด์ซีเมนต์" (ขั้นตอนกลางของการพัฒนา) ให้ดียิ่งขึ้น และอ้างว่าเป็นบิดาที่แท้จริงของปอร์ตแลนด์ซีเมนต์^{[ 10 ]}

ในปี ค.ศ. 1859 จอห์น แกรนต์ แห่งคณะกรรมการงานสาธารณะแห่งมหานคร ได้กำหนดข้อกำหนดสำหรับซีเมนต์ที่จะใช้ในโครงการท่อระบายน้ำของลอนดอนซึ่งกลายเป็นข้อกำหนดสำหรับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ การพัฒนาต่อไปในการผลิตซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คือการนำเตาเผาแบบหมุนมา ใช้ ซึ่ง เฟรเดอริก แรนซัมได้รับสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1885 (สหราชอาณาจักร) และ ค.ศ. 1886 (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งทำให้ได้ส่วนผสมที่แข็งแรงและเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น และกระบวนการผลิตที่ต่อเนื่อง^{[ 4 ]}เตาเผาแบบ "ไม่มีที่สิ้นสุด" ของฮอฟมันน์ ซึ่งกล่าวกันว่าให้ "การควบคุมการเผาไหม้ที่สมบูรณ์แบบ" ได้รับการทดสอบในปี ค.ศ. 1860 และแสดงให้เห็นว่าสามารถผลิตซีเมนต์เกรดที่เหนือกว่าได้ ซีเมนต์นี้ผลิตที่โรงงานซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สเติร์นที่สเตตตินซึ่งเป็นแห่งแรกที่ใช้เตาเผาแบบฮอฟมันน์^{[ 11 ]}สมาคมผู้ผลิตซีเมนต์ของเยอรมนีได้ออกมาตรฐานเกี่ยวกับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในปี ค.ศ. 1878 ^{[ 12 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ถูกนำเข้าสู่สหรัฐอเมริกาจากอังกฤษและเยอรมนี^{[ 13 ]}และในช่วงทศวรรษ 1870 และ 1880 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ถูกผลิตโดย Eagle Portland Cement ใกล้กับKalamazoo รัฐมิชิแกนในปี 1875 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ก้อนแรกถูกผลิตขึ้นในเตาเผาของบริษัท Coplay Cementภายใต้การดูแลของ David O. Saylor ในCoplay รัฐเพนซิลเวเนียสหรัฐอเมริกา^{[ 14 ]}ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่ผลิตในอเมริกาได้เข้ามาแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่นำเข้าส่วนใหญ่

ASTM C219 ^{[ 15 ]}กำหนดปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ไว้ดังนี้:

ซีเมนต์ไฮดรอลิกที่ผลิตโดยการบดคลินเกอร์ ซึ่งประกอบด้วยแคลเซียมซิลิเกตไฮดรอลิกผลึกเป็นหลัก และโดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างต่อไปนี้: น้ำ แคลเซียมซัลเฟต หินปูนไม่เกิน 5% และสารเติมแต่งในกระบวนการผลิต

มาตรฐานยุโรป EN 197-1 ใช้คำจำกัดความดังต่อไปนี้:

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คลินเกอร์เป็น วัสดุ ไฮดรอลิก ซึ่งต้องประกอบด้วย แคลเซียมซิลิเกตอย่างน้อยสองในสามโดยมวล( ₃ CaO·SiO₂และ2 CaO·SiO₂ _{) ส่วน}ที่เหลือประกอบด้วยเฟสคลินเกอร์ที่มีอะลูมิเนียมและเหล็กเป็นองค์ประกอบ และสารประกอบอื่นๆ อัตราส่วนของCaOต่อSiO₂ต้องไม่น้อยกว่า 2.0 ปริมาณแมกนีเซียมออกไซด์ ( MgO ) ต้องไม่เกิน 5.0% โดยมวล

(ข้อกำหนดสองข้อสุดท้ายได้ระบุไว้แล้วในมาตรฐานเยอรมันที่ออกเมื่อปี 1909)

คลินเกอร์ประกอบขึ้นเป็นซีเมนต์มากกว่า 90% พร้อมกับแคลเซียมซัลเฟต (CaSO₄ _ซึ่งควบคุมเวลาการแข็งตัว) ในปริมาณจำกัด และส่วนประกอบย่อย (ฟิลเลอร์) มากถึง 5% ตามที่มาตรฐานต่างๆ อนุญาต คลินเกอร์เป็นก้อน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2–1.0 นิ้ว [5.1–25.4 มิลลิเมตร]) ของวัสดุเผาผนึกที่ผลิตขึ้นเมื่อส่วนผสมดิบที่มีองค์ประกอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญที่ทำให้ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แตกต่างจากปูนขาวไฮดรอลิกอื่นๆ เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเหล่านี้ (>1,300 °C (2,370 °F)) เมื่อ_เบไลต์ (Ca₂SiO₄ ₎รวมตัวกับ^{แคลเซียม}ออกไซด์ (CaO) เพื่อสร้างอะไลต์( _Ca₃SiO₅ ) ^[ ₁₆ ^]

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คลินเกอร์ผลิตโดยการให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของวัตถุดิบ ใน เตาเผาปูนซีเมนต์ จนถึงอุณหภูมิ เผาไหม้ที่สูงกว่า 600 องศาเซลเซียส (1,112 องศาฟาเรนไฮต์) จากนั้นจึงให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลว ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1,450 องศาเซลเซียส (2,640 องศาฟาเรนไฮต์) สำหรับปูนซีเมนต์สมัยใหม่ เพื่อให้วัตถุดิบเหล่านั้น กลาย เป็นคลินเกอร์

แร่ธาตุทั้งสี่ชนิดที่มีอยู่ในซีเมนต์คลินเกอร์ ได้แก่อะไลต์ (ย่อว่าC ₃ Sในสัญลักษณ์ทางเคมีของซีเมนต์ ) เบไลต์ ( C ₂ S ) ไตรแคลเซียมอะลูมิเนต ( C ₃ A ) และเตตระแคลเซียมอะลูมิโนเฟอร์ไรต์ ( C ₄ AF ) ออกไซด์ของอะลูมิเนียม เหล็ก และแมกนีเซียมมีอยู่เป็นตัว ช่วยใน การหลอมละลายทำให้แคลเซียมซิลิเกตก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า^{[ 17 ]}และมีส่วนช่วยต่อความแข็งแรงเพียงเล็กน้อย สำหรับซีเมนต์ชนิดพิเศษ เช่น ซีเมนต์ชนิดความร้อนต่ำ (LH) และชนิดทนต่อซัลเฟต จำเป็นต้องจำกัดปริมาณของไตรแคลเซียมอะลูมิเนต ( C ₃ A ) ที่เกิดขึ้น

วัตถุดิบหลักในการผลิตปูนเม็ดมักจะเป็น_{หินปูน} ( CaCO₃ )ผสมกับวัตถุดิบรองที่มีดินเหนียวเป็นแหล่งของอะลูมิโนซิลิเกต โดยปกติจะใช้หินปูนที่ไม่บริสุทธิ์ซึ่งมีดินเหนียวหรือ SiO₂ ปนอยู่ ปริมาณ CaCO₃ _ในหินปูน_{เหล่า}นี้อาจต่ำถึง 80% วัตถุดิบรอง (วัสดุในส่วนผสมอื่นๆ นอกเหนือจากหินปูน) ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของหินปูน วัสดุที่ใช้บางส่วน ได้แก่ดินเหนียวหินดินดานทรายแร่เหล็กบ็อกไซต์เถ้าลอยและตะกรัน เมื่อเตาเผาปูนซีเมนต์ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง เถ้าถ่านหินจะทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบรอง

เพื่อให้ได้คุณสมบัติการแข็งตัวที่ต้องการในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป จะมีการเติมแคลเซียมซัลเฟต (โดยทั่วไปคือยิปซัมหรือแอนไฮไดรต์ ) ในปริมาณ (2–8% แต่โดยทั่วไปคือ 5%) ลงในคลินเกอร์ และส่วนผสมจะถูกบดให้ละเอียดจนได้ผงซีเมนต์สำเร็จรูป กระบวนการนี้ทำในโรงบดซีเมนต์กระบวนการบดจะถูกควบคุมเพื่อให้ได้ผงที่มีช่วงขนาดอนุภาค กว้าง โดยทั่วไปแล้ว 15% โดยมวลจะเป็นอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 5 ไมโครเมตร และ 5% เป็นอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 45 ไมโครเมตร หน่วยวัดความละเอียดที่ใช้กันโดยทั่วไปคือ ' พื้นที่ผิวจำเพาะ ' ซึ่งเป็นพื้นที่ผิวทั้งหมดของอนุภาคต่อหน่วยมวลของซีเมนต์ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้น (นานถึง 24 ชั่วโมง) ของซีเมนต์เมื่อเติมน้ำจะแปรผันตรงกับพื้นที่ผิวจำเพาะ ค่าทั่วไปอยู่ที่ 320–380 m² ^· kg⁻¹ ^{สำหรับ}ซีเมนต์ใช้งานทั่วไป และ 450–650 m² ^· kg⁻¹ ^{สำหรับ}ซีเมนต์ 'แข็งตัวเร็ว' ปูนซีเมนต์จะถูกลำเลียงด้วยสายพานหรือปั๊มผงไปยังไซโลเพื่อจัดเก็บ โรงงานผลิตปูนซีเมนต์โดยทั่วไปจะมีพื้นที่ไซโลเพียงพอสำหรับการผลิต 1 ถึง 20 สัปดาห์ ขึ้นอยู่กับวงจรความต้องการในท้องถิ่น ปูนซีเมนต์จะถูกส่งไปยังผู้ใช้ปลายทางในถุงหรือเป็นผงจำนวนมากที่เป่าจากรถบรรทุกแรงดันเข้าไปในไซโลของลูกค้า ในประเทศอุตสาหกรรม ปูนซีเมนต์มากกว่า 80% จะถูกส่งในรูปแบบผงจำนวนมาก

ซีเมนต์จะแข็งตัวเมื่อผสมกับน้ำโดยผ่านชุดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนซึ่งยังคงเข้าใจเพียงบางส่วนเท่านั้น^{[ 18 ]}สรุปโดยย่อได้ดังนี้:

เฟสคลินเกอร์—แคลเซียมซิลิเกตและอะลูมิเนต—ละลายในน้ำที่ผสมกับซีเมนต์ ส่งผลให้ของเหลวมีความเข้มข้นของไอออน ที่ละลายอยู่ค่อนข้างสูง ซึ่งจะถึงจุดอิ่มตัวยิ่งยวดเมื่อเทียบกับเฟสแร่ธาตุเฉพาะ: โดยปกติแล้วจะเป็นเอททริงไทต์ ก่อน จากนั้นจึง เป็น แคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต (CSH) ซึ่งตกตะกอนเป็นของแข็งที่เกิดขึ้นใหม่ การเชื่อมต่อกันของ CSH (ซึ่งมีโครงสร้างผลึกที่ไม่เป็นระเบียบ และสามารถมีรูปร่างเป็นเข็มหรือฟอยล์ย่นได้) และผลึกเอททริงไทต์ทำให้ซีเมนต์เริ่มแข็งตัว เปลี่ยนของเหลวให้เป็นของแข็ง และรวมน้ำส่วนใหญ่เข้ากับเฟสใหม่เหล่านี้ในเชิงเคมี^{[ 19 ]}

ยิปซัมถูกรวมไว้ในซีเมนต์เพื่อเป็นสารยับยั้งการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว หากไม่มียิปซัม การก่อตัวของเอททริงไทต์ (รูปเข็ม) ในช่วงเริ่มต้นจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ดังนั้นจึงเกิดเฟสแคลเซียมอะลูมิเนตกลุ่มไฮโดรคาลูไมต์ ("AFm") (รูปแผ่น) ขึ้นแทน การก่อตัวของเฟส AFm ก่อนกำหนดทำให้สูญเสียความสามารถในการไหลอย่างรวดเร็ว ซึ่งโดยทั่วไปแล้วไม่เป็นที่ต้องการเพราะทำให้การวางซีเมนต์หรือคอนกรีตทำได้ยากมาก^{[ 20 ]}

จากนั้นการแข็งตัวของซีเมนต์จะดำเนินต่อไปผ่านการก่อตัวของ CSH เพิ่มเติม เนื่องจาก CSH จะเติมเต็มช่องว่างระหว่างเม็ดซีเมนต์ (ที่ยังคงละลายอยู่) ด้วยเฟสของแข็งที่เกิดขึ้นใหม่พอร์ตแลนไดต์ยังตกตะกอนจากสารละลายในรูพรุนเพื่อสร้างส่วนหนึ่งของโครงสร้างจุลภาคของแข็ง เอททริงไทต์ที่เกิดขึ้นในตอนแรกบางส่วนอาจถูกแปลงเป็นเฟส AFm ปล่อยซัลเฟตบางส่วนออกจากโครงสร้างเพื่อทำปฏิกิริยากับไตรแคลเซียมอะลูมิเนตที่เหลืออยู่ต่อไป^{[ 21 ]}

คอนกรีตปอร์ตแลนด์ซีเมนต์ธรรมดา (OPC) สามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันก๊าซ เช่น เรดอน โดยประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับความหนาของคอนกรีตและคุณสมบัติการแพร่กระจาย การวัด ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจาย ของเรดอนในซีเมนต์โดยตรงนั้นซับซ้อน แต่สามารถประมาณได้จากค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของออกซิเจน ซึ่งหาได้ง่ายกว่าจากการทดลอง การซึมผ่านของ OPC ต่อเรดอน ค่อนข้างต่ำ ทำให้มีประโยชน์ในการก่อสร้างที่ต้องการลดการสัมผัสกับเรดอนเช่น ในอาคารที่พักอาศัยหรือโครงสร้างใต้ดิน^{[ 22 ]}

ความปลอดภัยทางรังสีของซีเมนต์ผสมที่มีของเสียอุตสาหกรรมอัลคาไลน์คาร์บอเนต ซึ่งรวมถึงตะกรันเหล็กขาว เถ้าชีวมวลและของเสียจากการก่อสร้างและการรื้อถอน ได้รับการประเมินผ่านการวัดสเปกตรัมแกมมาแม้ว่าเถ้าชีวมวลอาจมีความเข้มข้นของ ²¹⁰Pb และ ⁴⁰K สูง (ประมาณ 5,000 Bq·kg⁻¹) แต่อัตราปริมาณรังสีที่ดูดซับจากรังสี ภายนอก ของวัสดุก่อสร้างที่ได้ยังคงต่ำกว่าระดับรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติที่ 84 nGy·h⁻¹ ยิ่งไปกว่านั้น อัตราการปล่อยและระเหยของ ²²²Rn ของซีเมนต์เพสต์ที่มีวัสดุเสริมซีเมนต์คาร์บอเนตเหล่านี้ 20% เทียบเท่ากับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา ซึ่งยืนยันความปลอดภัยทางรังสีสำหรับการใช้งานในงานก่อสร้าง^{[ 23 ]}

การใช้งานปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่พบมากที่สุดคือในการผลิตคอนกรีต^{[ ​​25 ]}คอนกรีตเป็นวัสดุผสมที่ประกอบด้วยมวลรวม ( กรวดและทราย ) ซีเมนต์ และน้ำ ในฐานะวัสดุก่อสร้าง คอนกรีตสามารถหล่อได้เกือบทุกรูปทรงที่ต้องการ และเมื่อแข็งตัวแล้ว สามารถกลายเป็นองค์ประกอบโครงสร้าง (รับน้ำหนัก) ได้ คอนกรีตสามารถใช้ในการก่อสร้างองค์ประกอบโครงสร้าง เช่น แผง คาน และเฟอร์นิเจอร์ริมถนนหรืออาจหล่อในสถานที่สำหรับโครงสร้างส่วนบน เช่น ถนนและเขื่อน สิ่งเหล่านี้อาจจัดหาด้วยคอนกรีตที่ผสมในสถานที่ หรืออาจจัดหาด้วยคอนกรีต ' ผสมเสร็จ ' ที่ผลิตในสถานที่ผสมถาวร ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ยังใช้ในปูนฉาบ (ที่มีทรายและน้ำเท่านั้น) สำหรับปูนฉาบและปูนปรับระดับและในปูนยาแนว (ส่วนผสมซีเมนต์/น้ำที่อัดเข้าไปในช่องว่างเพื่อเสริมความแข็งแรงของฐานราก พื้นถนน ฯลฯ)

เมื่อผสมน้ำกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ผลิตภัณฑ์จะแข็งตัวภายในไม่กี่ชั่วโมงและแข็งตัวขึ้นภายในเวลาหลายสัปดาห์ กระบวนการเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปอย่างมาก ขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่ใช้และสภาวะการบ่มของผลิตภัณฑ์^{[ 26 ]}แต่โดยทั่วไปคอนกรีตจะแข็งตัวภายในเวลาประมาณ 6 ชั่วโมงและมีความแข็งแรงในการรับแรงอัด 8 MPa ภายใน 24 ชั่วโมง ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นเป็น 15 MPa ใน 3 วัน 23 MPa ใน 1 สัปดาห์ 35 MPa ใน 4 สัปดาห์ และ 41 MPa ใน 3 เดือน โดยหลักการแล้ว ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ตราบใดที่มีน้ำสำหรับการไฮเดรชั่นอย่างต่อเนื่อง แต่โดยปกติแล้วคอนกรีตจะถูกปล่อยให้แห้งหลังจากผ่านไปไม่กี่สัปดาห์ ซึ่งจะทำให้การเติบโตของความแข็งแรงหยุดลง

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีอยู่ 5 ประเภท โดยมีรูปแบบที่แตกต่างกันไปใน 3 ประเภทแรกตามมาตรฐาน ASTM C150 ^{[ 27 ] [ 28 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชนิดที่ 1เป็นที่รู้จักกันในชื่อปูนซีเมนต์ทั่วไปหรือปูนซีเมนต์อเนกประสงค์ โดยปกติจะใช้ปูนซีเมนต์ชนิดนี้เว้นแต่จะระบุชนิดอื่นไว้ นิยมใช้ในงานก่อสร้างทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตคอนกรีตสำเร็จรูปและคอนกรีตสำเร็จรูปอัดแรงที่ไม่สัมผัสกับดินหรือน้ำใต้ดิน ส่วนประกอบทั่วไปของปูนซีเมนต์ชนิดนี้มีดังนี้:

55% (C ₃ S), 19% (C ₂ S), 10% (C ₃ A), 7% (C ₄ AF), 2.8% MgO, 2.9% (SO _{3 ),} การสูญเสียจากการเผาไหม้ 1.0% และ 1.0% CaO อิสระ (โดยใช้สัญลักษณ์ของนักเคมีซีเมนต์ )

ข้อจำกัดเกี่ยวกับองค์ประกอบคือ (C ₃ A) จะต้องไม่เกิน 15%

ซีเมนต์ ประเภทที่ 2มีความต้านทานต่อซัลเฟตในระดับปานกลาง และให้ความร้อนน้อยกว่าในระหว่างกระบวนการไฮเดรชั่น ซีเมนต์ประเภทนี้มีราคาใกล้เคียงกับประเภทที่ 1 ส่วนประกอบโดยทั่วไปมีดังนี้:

51% (C ₃ S), 24% (C ₂ S), 6% (C ₃ A), 11% (C ₄ AF), 2.9% MgO, 2.5% (SO ₃ ), การสูญเสียจากการเผาไหม้ 0.8% และ 1.0% CaO อิสระ

ข้อจำกัดอย่างหนึ่งเกี่ยวกับส่วนประกอบคือ (C3A ₎ต้องไม่เกิน 8% ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากซัลเฟต ปูนซีเมนต์ชนิดนี้เหมาะสำหรับงานก่อสร้างทั่วไปที่สัมผัสกับการกัดกร่อนจากซัลเฟตในระดับปานกลาง มีจุดประสงค์เพื่อใช้เมื่อคอนกรีตสัมผัสกับดินและน้ำบาดาล โดยเฉพาะในภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกาเนื่องจากดินมีปริมาณกำมะถันสูง เนื่องจากราคาใกล้เคียงกับชนิดที่ 1 ปูนซีเมนต์ชนิดที่ 2 จึงถูกใช้เป็นปูนซีเมนต์อเนกประสงค์ และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ส่วนใหญ่ที่จำหน่ายในอเมริกาเหนือเป็นไปตามข้อกำหนดนี้

หมายเหตุ : ปูนซีเมนต์ที่ตรงตามข้อกำหนด (และอื่นๆ) สำหรับประเภทที่ 1 และ 2 นั้นมีจำหน่ายทั่วไปในตลาดโลกแล้ว

ประเภท IIIมีความแข็งแรงในช่วงเริ่มต้นค่อนข้างสูง ส่วนประกอบทางเคมีโดยทั่วไปมีดังนี้:

57% (C ₃ S), 19% (C ₂ S), 10% (C ₃ A), 7% (C ₄ AF), 3.0% MgO, 3.1% (SO ₃ ), การสูญเสียจากการเผาไหม้ 0.9% และ 1.3% CaO อิสระ

ซีเมนต์ชนิดนี้คล้ายกับชนิดที่ 1 แต่บดละเอียดกว่า ผู้ผลิตบางรายทำคลินเกอร์แยกต่างหากที่มีปริมาณ C₃S และ/หรือ C₃A สูงกว่า_แต่ปัจจุบัน_พบได้น้อยลง และโดยทั่วไปจะใช้คลินเกอร์อเนกประสงค์ที่บดให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงกว่าประมาณ 50-80% ระดับยิปซัมอาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อยด้วย ทำให้คอนกรีตที่ใช้ซีเมนต์ชนิดนี้มีกำลังอัดสามวันเท่ากับกำลังอัดเจ็ดวันของชนิดที่ 1 และ 2 กำลังอัดเจ็ดวันของมันเกือบเท่ากับกำลังอัด 28 วันของชนิดที่ 1 และ 2 ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือกำลังอัดหกเดือนของชนิดที่ 3 เท่ากันหรือน้อยกว่าชนิดที่ 1 และ 2 เล็กน้อย ดังนั้นกำลังอัดในระยะยาวจึงลดลง โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตคอนกรีตสำเร็จรูป ซึ่งกำลังอัดหนึ่งวันสูงช่วยให้เปลี่ยนแม่พิมพ์ได้รวดเร็ว นอกจากนี้ยังอาจใช้ในงานก่อสร้างและซ่อมแซมฉุกเฉิน และการก่อสร้างฐานเครื่องจักรและประตูรั้ว

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ชนิดที่ 4โดยทั่วไปเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีค่าความร้อนจากการไฮเดรชั่นต่ำ ส่วนประกอบทั่วไปของปูนซีเมนต์ชนิดนี้คือ:

28% (C ₃ S), 49% (C ₂ S), 4% (C ₃ A), 12% (C ₄ AF), 1.8% MgO, 1.9% (SO ₃ ), การสูญเสียจากการเผาไหม้ 0.9% และ 0.8% CaO อิสระ

เปอร์เซ็นต์ของ (C₂S ₎และ ( _C₄AF ) ค่อนข้างสูง ในขณะที่ ( _C₃S ) และ (C₃A ₎ค่อนข้างต่ำ ข้อจำกัดของซีเมนต์ชนิดนี้คือ เปอร์เซ็นต์สูงสุดของ (C₃A ₎คือเจ็ด และเปอร์เซ็นต์สูงสุดของ (C₃S ₎คือสามสิบห้า ซึ่งทำให้ความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาไฮเดรชั่นเกิดขึ้นในอัตราที่ช้าลง ส่งผลให้ความแข็งแรงของคอนกรีตพัฒนาอย่างช้าๆ หลังจากหนึ่งหรือสองปี ความแข็งแรงจะสูงกว่าซีเมนต์ชนิดอื่นๆ หลังจากบ่มเต็มที่แล้ว ซีเมนต์ชนิดนี้ใช้สำหรับโครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่ เช่น เขื่อน ซึ่งมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรต่ำ โดยทั่วไปแล้วผู้ผลิตจะไม่เก็บสต็อกซีเมนต์ชนิดนี้ แต่บางรายอาจพิจารณาสั่งซื้อพิเศษในปริมาณมาก ซีเมนต์ชนิดนี้ไม่ได้ผลิตมานานหลายปีแล้ว เนื่องจากซีเมนต์ปอร์ตแลนด์-ปอซโซลานและการ เติม ตะกรันเตาหลอมเหล็กบดละเอียดเป็นทางเลือกที่ถูกกว่าและน่าเชื่อถือกว่า

ประเภท Vใช้ในกรณีที่ต้องการความทนทานต่อซัลเฟต องค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไปมีดังนี้:

38% (C ₃ S), 43% (C ₂ S), 4% (C ₃ A), 9% (C ₄ AF), 1.9% MgO, 1.8% (SO ₃ ), การสูญเสียจากการเผาไหม้ 0.9% และ 0.8% CaO อิสระ

_{ซีเมนต์ชนิดนี้มีส่วนประกอบของ ( C₃A} ) ต่ำมากซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ทนต่อซัลเฟตได้สูง ปริมาณ (C₃A) สูงสุด_ที่อนุญาตคือ 5% สำหรับซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ชนิดที่ 5 ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งคือ ส่วนประกอบของ (C₄AF ₎ + 2(C₃A ₎ต้องไม่เกิน 20% ซีเมนต์ชนิดนี้ใช้ในคอนกรีตที่ต้องสัมผัสกับ ดิน ด่างและซัลเฟต ในน้ำบาดาล ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับ (C₃A ₎ทำให้เกิดการขยายตัวที่ไม่พึงประสงค์ ซีเมนต์ชนิดนี้หาได้ยากในหลายพื้นที่ แม้ว่าจะมีการใช้งานทั่วไปในสหรัฐอเมริกาตะวันตกและแคนาดา เช่นเดียวกับซีเมนต์ชนิดที่ 4 ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ชนิดที่ 5 ส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยซีเมนต์ธรรมดาที่เติมตะกรันเตาหลอมเหล็กบดละเอียดหรือซีเมนต์ผสมสามชนิดที่มีตะกรันและเถ้าลอย

ปูนซีเมนต์ชนิด Ia , IIaและIIIaมีส่วนประกอบเหมือนกับชนิด I, II และ III ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ ในชนิด Ia, IIa และ IIIa จะมีการบดสารช่วยดักอากาศลงในส่วนผสม สารช่วยดักอากาศนี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นต่ำและสูงสุดที่ระบุไว้ในคู่มือ ASTM ปูนซีเมนต์ชนิดเหล่านี้มีจำหน่ายเฉพาะในภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาในปริมาณจำกัด และเป็นวิธีการดักอากาศที่ไม่ดีนัก ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการแข็งตัวในอุณหภูมิต่ำ

ประเภท II(MH)และII(MH)aมีองค์ประกอบคล้ายกับประเภท II และ IIa แต่มีความร้อนอ่อนกว่า

มาตรฐานยุโรปEN 197-1 กำหนดประเภทของซีเมนต์ทั่วไป 5 ประเภท โดยมีปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นส่วนประกอบหลัก ประเภทเหล่านี้แตกต่างจากประเภทของ ASTM

* ส่วนประกอบที่อนุญาตให้ใช้ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์คอมโพสิต ได้แก่ ปอซโซลานสังเคราะห์ (ตะกรันจากเตาหลอมเหล็ก (สารยึดเกาะไฮดรอลิกแฝง), ซิลิกาฟูม และเถ้าลอย) หรือปอซโซลานธรรมชาติ (วัสดุซิลิกาหรือวัสดุอะลูมิเนียมซิลิกา เช่น เถ้าภูเขาไฟแก้ว ดินเหนียวเผา และหินดินดาน)

มาตรฐานของแคนาดากำหนดประเภทซีเมนต์หลักไว้ 6 ประเภท โดย 4 ประเภทในจำนวนนี้สามารถจำหน่ายในรูปแบบผสมที่มีหินปูนบด (ระบุโดยคำต่อท้าย 'L' ในชื่อประเภท)

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สีขาว หรือปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาสีขาว ( WOPC ) มีลักษณะคล้ายกับปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สีเทาธรรมดาในทุกด้าน ยกเว้นความขาวที่สูงกว่า การได้สีนี้ต้องใช้วัตถุดิบที่มีปริมาณ Fe₂O₃ ต่ำเพียงพอ_และต้อง_มีการปรับเปลี่ยนวิธีการผลิตบางอย่าง เช่น การใช้เตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อเผา_{ผนึกคลินเกอร์ในกรณีที่ไม่มีเฟอร์ริกออกไซด์ทำหน้าที่เป็นสารช่วยหลอมในคลินเกอร์ปกติ เนื่องจาก Fe₂O₃}มีส่วนทำให้จุดหลอมเหลวของคลินเกอร์_ลดลง( ปกติ 1450 °C) ดังนั้นปูนซีเมนต์สีขาวจึงต้องการอุณหภูมิการเผาผนึกที่สูงกว่า (ประมาณ 1600 ° C ) ส่งผลให้มีราคาแพงกว่าปูนซีเมนต์สีเทาเล็กน้อย ข้อกำหนดหลักคือต้องมีปริมาณเหล็กต่ำ ซึ่งควรน้อยกว่า 0.5% โดยน้ำหนัก เมื่อแสดงในรูปของ_{Fe₂O₃ สำหรับ}ปูนซีเมนต์สีขาว และน้อยกว่า 0.9% โดยน้ำหนักสำหรับปูนซีเมนต์สีขาวนวล นอกจากนี้ การใช้เหล็กออกไซด์ในรูปเฟอร์รัสออกไซด์ (FeO) ซึ่งได้จากการใช้สภาวะรีดิวซ์ เล็กน้อย ในเตาเผา กล่าวคือ การทำงานโดยไม่มีออกซิเจนส่วนเกินที่ทางออกของเตาเผา จะช่วยให้ปูนเม็ดและซีเมนต์มีสีเขียวอ่อนออกไซด์ของ โลหะอื่น _ๆเช่นCr₂O₃ (สีเขียว), MnO (สีชมพู), TiO₂ ₍สีขาว) เป็นต้น ในปริมาณเล็กน้อย ก็สามารถให้สีได้เช่นกัน ดังนั้นสำหรับโครงการใดๆ จึงควรใช้ซีเมนต์จากชุดการผลิตเดียวกันจะดี _{ที่สุด}

ถุงปูนซีเมนต์มักจะมีคำเตือนด้านสุขภาพและความปลอดภัยพิมพ์อยู่ เนื่องจากปูนซีเมนต์ไม่เพียงแต่มีฤทธิ์เป็นด่าง สูงเท่านั้น แต่กระบวนการแข็งตัวยังคายความร้อน อีกด้วย ส่งผลให้ปูนซีเมนต์เปียกมีฤทธิ์กัดกร่อน สูง และสามารถทำให้ผิวหนังไหม้ อย่างรุนแรงได้ หากไม่ล้างออกด้วยน้ำทันที ในทำนองเดียวกัน ผงปูนซีเมนต์แห้งที่สัมผัสกับเยื่อเมือกสามารถทำให้เกิดการระคายเคืองตาหรือระบบทางเดินหายใจอย่างรุนแรงได้^{[ 29 ] [ 30 ]}ปฏิกิริยาของฝุ่นปูนซีเมนต์กับความชื้นในโพรงจมูกและปอดยังสามารถทำให้เกิดแผลไหม้จากสารเคมี รวมถึงอาการปวดศีรษะ อ่อนเพลีย^{[ 31 ]}และมะเร็งปอด^{[ 32 ]}

การผลิตซีเมนต์ที่มีความเป็นด่างค่อนข้างต่ำ(pH < 11)เป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่^{[ 33 ]}

ในประเทศแถบสแกนดิเนเวียฝรั่งเศส และสหราชอาณาจักร ระดับของโครเมียม(VI)ซึ่งถือว่าเป็นสารพิษและเป็นสารระคายเคืองผิวหนังอย่างร้ายแรง จะต้องไม่เกิน 2 ส่วนในล้านส่วน (ppm)

ในสหรัฐอเมริกาสำนักงานบริหารความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OSHA) ได้กำหนดขีดจำกัดทางกฎหมาย ( ขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาต ) สำหรับการสัมผัสปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในสถานที่ทำงานไว้ที่ 50 mppcf (ล้านอนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุต) ตลอดระยะเวลาการทำงาน 8 ชั่วโมงสถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (NIOSH) ได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่แนะนำ (REL) ไว้ที่ 10 มก./ลบ.ม. ^{สำหรับ}การสัมผัสทั้งหมด และ 5 มก./ลบ.ม. ^{สำหรับ}การสัมผัสทางระบบหายใจ ตลอดระยะเวลาการทำงาน 8 ชั่วโมง ที่ระดับ 5000 มก./ลบ.ม. ^{ปูนซีเมนต์}ปอร์ตแลนด์จะเป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพในทันที^{[ 34 ]}

การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สามารถก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ในทุกขั้นตอนของกระบวนการ ซึ่งรวมถึงการปล่อยมลพิษทางอากาศในรูปของฝุ่นละออง ก๊าซ เสียงและการสั่นสะเทือนขณะใช้งานเครื่องจักรและระหว่างการระเบิดในเหมืองหิน การใช้เชื้อเพลิงปริมาณมากในระหว่างการผลิต และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂)₂จากการใช้วัตถุดิบในระหว่างกระบวนการผลิต และความเสียหายต่อพื้นที่ชนบทจากการทำเหมืองหิน อุปกรณ์ลดฝุ่นละอองในระหว่างการทำเหมืองหินและการผลิตปูนซีเมนต์มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และอุปกรณ์ดักจับและแยกก๊าซไอเสียก็กำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น การปกป้องสิ่งแวดล้อมยังรวมถึงการฟื้นฟูเหมืองหินให้กลับคืนสู่สภาพธรรมชาติหลังจากปิดกิจการแล้ว โดยการคืนสู่สภาพธรรมชาติหรือการเพาะปลูกใหม่

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีฤทธิ์กัดกร่อนจึงอาจทำให้เกิดแผลไหม้จากสารเคมีได้^{[ 27 ]}ผงปูนซีเมนต์อาจทำให้เกิดการระคายเคือง หรือหากได้รับในปริมาณมากอาจทำให้เกิดมะเร็งปอดได้ และอาจมีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายหลายอย่าง รวมถึงซิลิกา ผลึก และ โครเมียม เฮกซาวาเลนต์ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมคือการใช้พลังงานสูงที่จำเป็นในการขุด ผลิต และขนส่งปูนซีเมนต์ และมลพิษทางอากาศที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์ ไดออกซิน NO x _SO 2 _และอนุภาคการผลิต ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีส่วนทำให้เกิด การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกประมาณ 10% ^{[ 35 ]}องค์การพลังงานระหว่างประเทศได้ประมาณการว่าการผลิตปูนซีเมนต์จะเพิ่มขึ้นระหว่าง 12 ถึง 23% ภายในปี 2050 เพื่อตอบสนองความต้องการของประชากรโลกที่เพิ่มขึ้น^{[ 36 ]}มีการวิจัยหลายประเภทที่กำลังดำเนินการอยู่โดยมุ่งเป้าไปที่การทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ด้วยวัสดุเสริมซีเมนต์ที่ เหมาะสม ^{[ 37 ]}

รายงานและบันทึกทางระบาดวิทยาเรื่องการสัมผัสก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในโรงงานผลิตปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์จากศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคระบุว่า:

คนงานในโรงงานผลิตปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงงานที่ใช้เชื้อเพลิงที่มีกำมะถัน ควรตระหนักถึงผลกระทบทั้งเฉียบพลันและเรื้อรังจากการสัมผัสกับSO₂₂[ซัลเฟอร์ไดออกไซด์] และความเข้มข้นสูงสุดและความเข้มข้นตลอดกะของSO₂ควรวัดเป็นระยะ^{[ 38 ]}

จากการวิจัยอิสระของAEA Technologyเพื่อระบุประเด็นสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ในปัจจุบัน สรุปได้ว่า ประเด็น ด้านสิ่งแวดล้อม สุขภาพ และความปลอดภัย ที่สำคัญที่สุด ที่อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์เผชิญอยู่ คือ การปล่อยมลพิษสู่บรรยากาศ (รวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ไดออกซินไนโตรเจนออกไซด์ และ_{ซัลเฟอร์}ไดออกไซด์)₂และอนุภาค) อุบัติเหตุ และการสัมผัสฝุ่นของคนงาน^{[ 39 ]}

กองบัญชาการ₂วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ส่วนใหญ่มาจาก 4 แหล่งหลัก ได้แก่:

โดยรวมแล้ว การใช้พลังงานนิวเคลียร์หรือพลังงานน้ำ และกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพ จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์(CO₂)₂ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถลดลงเหลือ0.7 กิโลกรัม (1.5 ปอนด์)ต่อซีเมนต์ 1 กิโลกรัม แต่ก็อาจสูงถึงสองเท่าได้ เป้าหมายหลักของการพัฒนานวัตกรรมในอนาคตคือการลดแหล่งที่มาของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1 และ 2 โดยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของซีเมนต์ การใช้ของเสีย และการนำกระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมาใช้ ถึงแม้ว่าการผลิตซีเมนต์จะก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จำนวนมหาศาลก็ตาม_{2คอนกรีต (ซึ่งมีซีเมนต์เป็นส่วนประกอบประมาณ 15%) มีประสิทธิภาพในการลดการปล่อย CO2}ได้ดีเมื่อเทียบกับระบบก่อสร้างสมัยใหม่อื่นๆ ในแง่นี้ วัสดุแบบดั้งเดิม เช่น ปูนฉาบที่ทำจากปูนขาว รวมถึงวิธีการก่อสร้างด้วยไม้และดิน ปล่อย CO2 น้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด^{[ 40 ]}

แนวทางหนึ่งในการลดปริมาณคลินเกอร์คือการสังเคราะห์ วัสดุ อะลูมิโนซิลิเกตในห้องปฏิบัติการที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำหน้าที่เป็นวัสดุเสริมซีเมนต์ แทนที่จะพึ่งพาผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมหรือปอซโซลานที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ วัสดุสังเคราะห์เหล่านี้สามารถผลิตได้ด้วยองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถปรับปฏิกิริยาให้เหมาะสมที่สุด เมื่อใช้เป็นส่วนประกอบหลัก (มากกว่า 67%) ในซีเมนต์ไฮบริดที่กระตุ้นด้วยด่าง ซึ่งรู้จักกันในชื่อซีเมนต์ที่มีปริมาณคลินเกอร์ต่ำมาก (ULCC) อะลูมิโนซิลิเกตสังเคราะห์เหล่านี้จะให้ความแข็งแรงในการรับแรงอัดมากกว่า 50 MPa หลังจากการบ่ม 28 วัน ซึ่งเทียบได้กับซีเมนต์โครงสร้างทั่วไป ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหลักที่รับผิดชอบต่อประสิทธิภาพเชิงกลนี้คือเจลชนิด (N)-CASH คล้ายกับที่เกิดขึ้นในซีเมนต์ที่กระตุ้นด้วยด่าง แนวทางนี้เป็นเส้นทางสู่ซีเมนต์ที่มีปริมาณคลินเกอร์น้อยที่สุด ผลิตจากวัสดุที่มีองค์ประกอบที่ควบคุมได้ โดยไม่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของของเสียจากอุตสาหกรรมเฉพาะ^{[ 41 ]}

แนวทางเพิ่มเติมในการลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของซีเมนต์เกี่ยวข้องกับการบำบัดของเสียอุตสาหกรรมที่เป็นด่างล่วงหน้าผ่านกระบวนการคาร์บอเนชั่นซึ่งเป็นการสัมผัสกับ CO₂ ก่อนนำไปใช้เป็นวัสดุเสริมซีเมนต์ แทนที่จะมองว่า CO₂ เป็นมลพิษเพียงอย่างเดียว กลยุทธ์นี้ใช้ CO₂ ในการทำให้วัสดุเหลือ ทิ้งมีเสถียรภาพทางเคมี ซึ่งเป็นการกักเก็บคาร์บอนไว้ในผลิตภัณฑ์แทนที่จะปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ปูนที่ประกอบด้วยของเสียที่ผ่านกระบวนการคาร์บอเนชั่นมากถึง 20% แทนซีเมนต์ แสดงให้เห็นความลึกของการคาร์บอเนชั่นตามธรรมชาติที่ต่ำกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทั่วไป และการคาดการณ์ 100 ปีบ่งชี้ว่าปูนเหล่านี้ตรงตามเกณฑ์ความทนทานที่จำเป็นในการปกป้องเหล็กเสริมจากการกัดกร่อนซึ่งเป็นการยืนยันถึงความเป็นไปได้ในการใช้งานโครงสร้าง^{[ 42 ]}

การค้นหาวัสดุเสริมซีเมนต์ทางเลือกมีความเร่งด่วนเป็นพิเศษในประเทศกำลังพัฒนา เนื่องจากผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม เช่นเถ้าลอยหรือตะกรันเตาหลอมเหล็กนั้นหายากหรือไม่สามารถเข้าถึงได้ในเชิงเศรษฐกิจ เถ้าที่ได้จากการเผาไหม้ แบบควบคุม ของต้นกกยักษ์ ( Phragmites sp.) ซึ่งเป็นพืชรุกรานที่พบมากในแอฟริกาใต้ทะเลทรายซาฮารา มีซิลิกามากกว่า 92% ซึ่งเทียบได้กับซิลิกาฟูมหรือเถ้าแกลบ และแสดงกิจกรรมปอซโซลานิกสูง สามารถตรึงปูนขาวที่มีอยู่ได้ 94% ภายใน 28 วัน ปูนซีเมนต์ที่มีการแทนที่เถ้ากก 10% และ 20% เป็นไปตามข้อกำหนดทางกลและทางรีโอโลยีของมาตรฐานยุโรป EN 197-1 รักษาความแข็งแรงของซีเมนต์อ้างอิง และเป็นแนวทางสำหรับการผลิตซีเมนต์คาร์บอนต่ำในท้องถิ่นในภูมิภาคที่ขาดแคลนสารเติมแต่งแร่ธาตุแบบดั้งเดิม^{[ 43 ]}

เนื่องจากอุณหภูมิสูงภายในเตาเผาปูนซีเมนต์ประกอบกับบรรยากาศที่มีออกซิเจนสูงและออกซิไดซ์ รวมถึงระยะเวลาการเผาไหม้ที่ยาวนาน เตาเผาปูนซีเมนต์จึงถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกในการแปรรูปของเสียประเภทต่างๆ โดยสามารถทำลายสารประกอบอินทรีย์อันตรายหลายชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ของเสียเหล่านั้นมักมีวัสดุที่ติดไฟได้ ซึ่งช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้ในกระบวนการผลิตได้บางส่วน

วัสดุเหลือใช้ที่ใช้ในเตาเผาซีเมนต์เป็นเชื้อเพลิงเสริม: ^{[ 44 ]}

• ยางรถยนต์และยางรถบรรทุก– สายพานเหล็กสามารถทนต่อสภาพในเตาเผาได้โดยไม่มีปัญหา
• กากสีจากอุตสาหกรรมยานยนต์
• ตัวทำละลายและสารหล่อลื่นที่ใช้แล้ว
• เนื้อและกระดูกป่น – ของเสีย จากโรงฆ่าสัตว์เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการปนเปื้อนของโรคไข้สมองอักเสบในวัว (Bovine Spongiform Encephalopathy)
• ขยะพลาสติก
• กาก ตะกอนน้ำเสีย
• แกลบข้าว
• กากอ้อย
• ไม้หมอน รถไฟที่ใช้แล้ว(หมอนรองรางรถไฟ)
• แผ่นรองเตาหลอมอะลูมิเนียมที่ใช้แล้ว (เรียกอีกอย่างว่าแผ่นรองหม้อหลอมที่ใช้แล้ว )

การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ยังมีศักยภาพที่จะได้รับประโยชน์จากการใช้ผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอุตสาหกรรมจากของเสีย^{[ 45 ]}ซึ่งรวมถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง:

• ตะกรัน
• เถ้าลอย (จากโรงไฟฟ้า)
• ควันซิลิกา (จากโรงงานเหล็ก)
• ยิปซัมสังเคราะห์(จากกระบวนการกำจัดกำมะถัน )

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับซีเมนต์

• ปริมาณการผลิตปูนซีเมนต์ไฮดรอลิกทั่วโลก จำแนกตามประเทศ
• อัลฟ่า บริษัทปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์รับประกันคุณภาพ: เอกสารทางการค้าปี 1917 จากห้องสมุดสถาบันสมิธโซเนียน
• โครงการริเริ่มด้านความยั่งยืนของซีเมนต์
• ทางเลือกที่ยอดเยี่ยมแทนซีเมนต์
• ภาพถ่ายทางอากาศของ จังหวัดสระบุรีประเทศไทยซึ่งเป็นแหล่งผลิตปูนซีเมนต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตั้งอยู่ที่ ละติจูด 14.6325°N และลองจิจูด 101.0771°E14°37′57″เหนือ101°04′38″ตะวันออก / / 14.6325; 101.0771
• Fountain, Henry (30 มีนาคม 2552). "คอนกรีตถูกนำมาผสมผสานใหม่โดยคำนึงถึงสิ่งแวดล้อม" . เดอะนิวยอร์กไทมส์. สืบค้นเมื่อ30 มีนาคม 2552 .
• คู่มือพกพาเกี่ยวกับอันตรายจากสารเคมีของ CDC – NIOSH