Siment is a binder , By Vnita Kasina Punjab ✌️ 🇮🇳A substance used in construction that sets, hardens, and binds other materials together.

 

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सीमेंट एक बाइंडर है ,

By Vnita Kasina Punjab ✌️ 🇮🇳 

 निर्माण में इस्तेमाल होने वाला एक क पदार्थ जो जमता है , कठोर होता है और अन्य सामग्रियों को आपस में जोड़ने के लिए उनसे चिपक जाता है। सीमेंट का इस्तेमाल अकेले शायद ही कभी किया जाता है, बल्कि इसका इस्तेमाल रेत और बजरी ( एग्रीगेट ) को आपस में जोड़ने के लिए किया जाता है। सीमेंट को महीन एग्रीगेट के साथ मिलाकर चिनाई के लिए गारा बनाया जाता है , या रेत और बजरी के साथ मिलाकर कंक्रीट बनाया जाता है। कंक्रीट दुनिया में सबसे ज़्यादा इस्तेमाल होने वाली सामग्री है और पानी के बाद दुनिया का सबसे ज़्यादा खपत वाला संसाधन है। ^[ 2 ]

एक बैग में सीमेंट पाउडर, समुच्चय और पानी के साथ मिश्रण करने के लिए तैयार। ^[ 1 ]

1905 में टोलेडो, ओहियो की मल्टीप्लेक्स मैन्युफैक्चरिंग कंपनी द्वारा सीमेंट ब्लॉक निर्माण के उदाहरण

निर्माण में प्रयुक्त सीमेंट आमतौर पर अकार्बनिक होते हैं , अक्सर चूना - या कैल्शियम सिलिकेट -आधारित होते हैं, और पानी की उपस्थिति में सीमेंट की जमने की क्षमता के आधार पर या तो हाइड्रोलिक या कम सामान्यतः गैर-हाइड्रोलिक होते हैं ( हाइड्रोलिक और गैर-हाइड्रोलिक चूना प्लास्टर देखें )।

हाइड्रोलिक सीमेंट (जैसे, पोर्टलैंड सीमेंट ) सूखी सामग्री और पानी के बीच एक रासायनिक अभिक्रिया के माध्यम से जमते और चिपकने वाले बन जाते हैं। इस रासायनिक अभिक्रिया के परिणामस्वरूप खनिज हाइड्रेट बनते हैं जो पानी में बहुत घुलनशील नहीं होते। यह उन्हें गीली परिस्थितियों में या पानी के नीचे जमने देता है और कठोर पदार्थ को रासायनिक हमले से और भी सुरक्षित रखता है। हाइड्रोलिक सीमेंट की रासायनिक प्रक्रिया प्राचीन रोमनों द्वारा खोजी गई थी, जिन्होंने ज्वालामुखी की राख ( पोज़ोलाना ) को चूने (कैल्शियम ऑक्साइड) के साथ मिलाकर इस्तेमाल किया था।

गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट (कम प्रचलित) गीली परिस्थितियों में या पानी के नीचे नहीं जमता। बल्कि, यह सूखने पर जमता है और हवा में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। जमने के बाद यह रसायनों के प्रभाव के प्रति प्रतिरोधी होता है।

"सीमेंट" शब्द की उत्पत्ति प्राचीन रोमन शब्द "ओपस सीमेंटिसियम" से हुई है, जिसका इस्तेमाल आधुनिक कंक्रीट जैसी चिनाई के लिए किया जाता था, जो कुचली हुई चट्टान से जले हुए चूने को बाइंडर के रूप में इस्तेमाल करके बनाई जाती थी। ^[ 3 ] हाइड्रोलिक बाइंडर प्राप्त करने के लिए जले हुए चूने में मिलाए गए ज्वालामुखीय राख और चूर्णित ईंट के पूरक पदार्थों को बाद में सीमेंटम , सिमेंटम , सीमेंट और सीमेंट कहा गया । आधुनिक समय में, कार्बनिक पॉलिमर का उपयोग कभी-कभी कंक्रीट में सीमेंट के रूप में किया जाता है।

सीमेंट का विश्व उत्पादन लगभग 4.4 बिलियन टन प्रति वर्ष (2021, अनुमान) है, ^{[ 4 ] [ 5 ]} जिसमें से लगभग आधा चीन में बनता है, उसके बाद भारत और वियतनाम का स्थान आता है। ^{[ 4 ] [ 6 ]}

सीमेंट उत्पादन प्रक्रिया वैश्विक CO2 उत्सर्जन के लगभग 8% (2018) के लिए ज़िम्मेदार है , [ ^{5 ] जिसमें} ईंधन के दहन द्वारा सीमेंट भट्टी में कच्चे माल को गर्म करना और कैल्शियम कार्बोनेट में संग्रहीत CO2 का उत्सर्जन (कैल्सीनेशन प्रक्रिया) शामिल है। इसके हाइड्रेटेड उत्पाद, जैसे कंक्रीट, धीरे-धीरे वायुमंडलीय CO2 को पुनः अवशोषित करते हैं ( कार्बोनेशन प्रक्रिया), जो प्रारंभिक CO2 उत्सर्जन के लगभग 30% की भरपाई करता है । ^[ 7 ]

रसायन विज्ञान

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सीमेंट सामग्री को उनके संबंधित जमाव और कठोरीकरण तंत्र के अनुसार दो अलग-अलग श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: हाइड्रोलिक सीमेंट और गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट। हाइड्रोलिक सीमेंट जमाव और कठोरीकरण में जलयोजन अभिक्रियाएँ शामिल होती हैं और इसलिए पानी की आवश्यकता होती है, जबकि गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट केवल गैस के साथ अभिक्रिया करते हैं और सीधे हवा में जम सकते हैं।

हाइड्रोलिक सीमेंट

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1450 °C पर सिंटरिंग द्वारा उत्पादित क्लिंकर नोड्यूल

अब तक का सबसे आम सीमेंट हाइड्रोलिक सीमेंट है , जो क्लिंकर खनिजों के जलयोजन (जब पानी मिलाया जाता है) द्वारा कठोर हो जाता है । हाइड्रोलिक सीमेंट (जैसे पोर्टलैंड सीमेंट ) सिलिकेट और ऑक्साइड के मिश्रण से बनते हैं, जो क्लिंकर के चार मुख्य खनिज चरण हैं, जिन्हें सीमेंट केमिस्ट संकेतन में संक्षिप्त रूप में इस प्रकार लिखा जाता है :

सी ₃ एस: एलाइट (3CaO·SiO ₂ );

सी ₂ एस: बेलाइट (2CaO·SiO ₂ );

सी ₃ ए: ट्राइकैल्शियम एलुमिनेट (3CaO·Al ₂ O ₃ ) (ऐतिहासिक रूप से, और अभी भी कभी-कभी, सेलाइट कहा जाता है );

सी ₄ एएफ: ब्राउनमिलेराइट (4CaO·Al ₂ O ₃ ·Fe ₂ O ₃ )।

सिलिकेट सीमेंट के यांत्रिक गुणों के लिए ज़िम्मेदार होते हैं— भट्ठे में उच्च तापमान पर क्लिंकर की सिंटरिंग ( फायरिंग ) प्रक्रिया के दौरान तरल अवस्था के निर्माण के लिए ट्राइकैल्शियम एलुमिनेट और ब्राउनमिलेराइट आवश्यक हैं । इन प्रतिक्रियाओं का रसायन विज्ञान पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है और अभी भी शोध का विषय है। ^[ 8 ]

सबसे पहले, चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को जलाकर उसका कार्बन निकाला जाता है, जिससे चूना (कैल्शियम ऑक्साइड) बनता है, जिसे कैल्सीनेशन अभिक्रिया कहते हैं । यह एकल रासायनिक अभिक्रिया वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का एक प्रमुख उत्सर्जक है । ^[ 9 ]

चूना सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया करके डाइकैल्शियम सिलिकेट और ट्राइकैल्शियम सिलिकेट बनाता है।

चूना एल्युमिनियम ऑक्साइड के साथ भी अभिक्रिया करके ट्राइकैल्शियम एल्युमिनेट बनाता है।

अंतिम चरण में, कैल्शियम ऑक्साइड, एल्युमीनियम ऑक्साइड और फेरिक ऑक्साइड एक साथ प्रतिक्रिया करके ब्राउनमिलेराइट बनाते हैं।

गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट

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कैल्शियम ऑक्साइड उच्च तापमान (825 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) पर कैल्शियम कार्बोनेट के ऊष्मीय अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है ।

सीमेंट का एक कम प्रचलित रूप गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट है , जैसे बुझा हुआ चूना ( पानी में मिला हुआ कैल्शियम ऑक्साइड ), जो हवा में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड (~ 412 vol. ppm ≃ 0.04 vol. %) के संपर्क में कार्बोनेशन द्वारा कठोर हो जाता है। सबसे पहले, कैल्शियम कार्बोनेट ( चूना पत्थर या चाक ) से कैल्शियम ऑक्साइड (चूना) को 825 °C (1,517 °F) से अधिक तापमान पर लगभग 10 घंटे तक वायुमंडलीय दाब पर निस्तापन द्वारा बनाया जाता है :

फिर कैल्शियम ऑक्साइड को पानी के साथ मिलाकर बुझाया जाता है (बुझाया जाता है) जिससे बुझा हुआ चूना ( कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड ) बनता है:

एक बार जब अतिरिक्त पानी पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है (इस प्रक्रिया को तकनीकी रूप से सेटिंग कहा जाता है ), तो कार्बोनेशन शुरू होता है:

यह अभिक्रिया धीमी होती है, क्योंकि हवा में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब कम (~ 0.4 मिलीबार) होता है। कार्बोनेशन अभिक्रिया के लिए शुष्क सीमेंट को हवा के संपर्क में रखना आवश्यक होता है, इसलिए बुझा हुआ चूना एक गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट है और इसे पानी के नीचे इस्तेमाल नहीं किया जा सकता। इस प्रक्रिया को चूना चक्र कहते हैं ।

इतिहास

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सीमेंट की सबसे पुरानी ज्ञात उपस्थिति संभवतः बारह करोड़ वर्ष पूर्व की है। प्राकृतिक कारणों से जले हुए चूना पत्थर के तल के पास स्थित तेल की परत के जमाव के बाद सीमेंट का एक भंडार बना। इन प्राचीन भंडारों की जाँच 1960 और 1970 के दशक में की गई थी। ^[ 10 ]

प्राचीन काल में प्रयुक्त सीमेंट के विकल्प

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रासायनिक दृष्टि से, सीमेंट एक ऐसा उत्पाद है जिसमें चूना मुख्य बंधनकारी घटक के रूप में शामिल होता है, लेकिन यह सीमेंटीकरण के लिए इस्तेमाल की जाने वाली पहली सामग्री से बहुत दूर है। बेबीलोन और असीरियन लोग जली हुई ईंटों या अलबास्टर स्लैब को एक साथ जोड़ने के लिए बिटुमेन (डामर या पिच ) का इस्तेमाल करते थे । प्राचीन मिस्र में, पत्थर के ब्लॉकों को रेत और मोटे तौर पर जले हुए जिप्सम (CaSO4 _· 2H2O ₎ से बने गारे से जोड़ा जाता था , जो प्लास्टर ऑफ पेरिस होता है, जिसमें अक्सर कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3) होता _था , ^[ 11 ]

प्राचीन ग्रीस और रोम

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चूना (कैल्शियम ऑक्साइड) का उपयोग क्रेते और प्राचीन यूनानियों द्वारा किया गया था । इस बात के प्रमाण हैं कि क्रेते के मिनोअन्स ने हाइड्रोलिक सीमेंट के लिए कृत्रिम पॉज़ोलन के रूप में कुचले हुए बर्तनों के टुकड़ों का उपयोग किया था। ^[ 11 ] कोई नहीं जानता कि सबसे पहले किसने पता लगाया कि हाइड्रेटेड गैर-हाइड्रोलिक चूने और पॉज़ोलन के संयोजन से एक हाइड्रोलिक मिश्रण बनता है (यह भी देखें: पॉज़ोलैनिक प्रतिक्रिया ), लेकिन ऐसे कंक्रीट का उपयोग यूनानियों द्वारा किया जाता था, विशेष रूप से प्राचीन मैसेडोनियन , ^{[ 12 ] [ 13 ]} और तीन शताब्दियों बाद रोमन इंजीनियरों द्वारा बड़े पैमाने पर किया गया था । ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

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एक प्रकार का पाउडर है जो प्राकृतिक कारणों से आश्चर्यजनक परिणाम देता है। यह बाईए के आस-पास और माउंट वेसुवियस के आसपास के कस्बों के इलाकों में पाया जाता है । यह पदार्थ चूने और मलबे के साथ मिलाने पर न केवल अन्य प्रकार की इमारतों को मज़बूती प्रदान करता है, बल्कि समुद्र में इसके खंभे बनाने पर भी वे पानी के नीचे मज़बूती से जम जाते हैं।

-  मार्कस विट्रुवियस पोलियो , लिबर II, डी आर्किटेक्चर , अध्याय VI "पॉज़ोलाना" सेक। 1

यूनानियों ने थेरा द्वीप से ज्वालामुखीय टफ को अपने पॉज़ोलन के रूप में इस्तेमाल किया और रोमनों ने चूने के साथ कुचल ज्वालामुखीय राख (सक्रिय एल्यूमीनियम सिलिकेट ) का इस्तेमाल किया। यह मिश्रण पानी के नीचे सेट हो सकता है, जिससे जंग जैसे क्षरण के प्रति इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है। ^[ 17 ] नेपल्स के पश्चिम में पॉज़ुओली शहर से सामग्री को पॉज़ोलाना कहा जाता था जहाँ ज्वालामुखीय राख निकाली जाती थी। ^[ 18 ] पॉज़ोलानिक राख की अनुपस्थिति में, रोमनों ने विकल्प के रूप में पाउडर ईंट या मिट्टी के बर्तनों का इस्तेमाल किया और रोम के पास प्राकृतिक स्रोतों की खोज करने से पहले उन्होंने इस उद्देश्य के लिए कुचल टाइलों का इस्तेमाल किया होगा। ^[ 11 ] ^{रोम में पैंथियन का} विशाल गुंबद और काराकाला के विशाल स्नानागार ^इन कंक्रीट से ^{बने प्राचीन संरचनाओं के उदाहरण हैं} सामान्य तकनीक में ईंट की सामना करने वाली सामग्री का उपयोग पत्थर, ईंट, बर्तन के टुकड़े , कंक्रीट के पुनर्नवीनीकरण टुकड़े, या अन्य इमारत के मलबे के टूटे हुए टुकड़ों के साथ मिश्रित मोर्टार के एक इनफिल के लिए फॉर्मवर्क के रूप में किया जाता था। ^[ 21 ]

मेसोअमेरिका

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मेक्सिको सिटी के पास एल ताजिन नामक एक अत्यंत उन्नत सभ्यता में रहने वाले पूर्व-कोलंबियाई बिल्डरों द्वारा संरचनात्मक तत्वों के निर्माण के लिए हल्के कंक्रीट का डिज़ाइन और उपयोग किया गया था। समुच्चय और बाइंडर की संरचना के विस्तृत अध्ययन से पता चलता है कि समुच्चय प्यूमिस था और बाइंडर ज्वालामुखीय राख और चूने से बना पॉज़ोलैनिक सीमेंट था। ^[ 22 ]

मध्य युग

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मध्य युग के साहित्य में इस ज्ञान का कोई संरक्षण अज्ञात है, लेकिन मध्ययुगीन राजमिस्त्री और कुछ सैन्य इंजीनियरों ने नहरों , किलों, बंदरगाहों और जहाज निर्माण सुविधाओं जैसी संरचनाओं में हाइड्रोलिक सीमेंट का सक्रिय रूप से उपयोग किया । ^{[ 23 ] [ 24 ]} चूना मोर्टार और ईंट या पत्थर की सामना करने वाली सामग्री के साथ समुच्चय का मिश्रण पूर्वी रोमन साम्राज्य के साथ-साथ पश्चिम में गोथिक काल में भी इस्तेमाल किया गया था । जर्मन राइनलैंड ने पूरे मध्य युग में हाइड्रोलिक मोर्टार का उपयोग जारी रखा, जिसमें स्थानीय पॉज़ोलाना जमा थे जिन्हें ट्रास कहा जाता था । ^[ 21 ]

16वीं शताब्दी

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टैबी एक निर्माण सामग्री है जो सीप के खोल के चूने, रेत और पूरे सीप के खोल से कंक्रीट बनाने के लिए बनाई जाती है। सोलहवीं शताब्दी में स्पेनियों ने इसे अमेरिका में पेश किया। ^[ 25 ]

18वीं शताब्दी

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हाइड्रोलिक सीमेंट बनाने के तकनीकी ज्ञान को 18वीं शताब्दी में फ्रांसीसी और ब्रिटिश इंजीनियरों द्वारा औपचारिक रूप दिया गया था। ^[ 23 ]

जॉन स्मीटन ने इंग्लिश चैनल में तीसरे एडीस्टोन लाइटहाउस (1755-59) के निर्माण की योजना बनाते समय सीमेंट के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया , जिसे अब स्मीटन टॉवर के रूप में जाना जाता है। उन्हें एक हाइड्रोलिक मोर्टार की आवश्यकता थी जो लगातार उच्च ज्वार के बीच बारह घंटे की अवधि में सेट हो जाए और कुछ ताकत विकसित करे । उन्होंने ट्रास और पॉज़ोलाना ^[ 11 ] सहित विभिन्न चूना पत्थरों और योजकों के संयोजनों के साथ प्रयोग किए और उपलब्ध हाइड्रोलिक चूने पर व्यापक बाजार अनुसंधान किया, उनके उत्पादन स्थलों का दौरा किया और पाया कि चूने की "हाइड्रॉलिसिटी" सीधे तौर पर इसे बनाने के लिए इस्तेमाल किए गए चूना पत्थर की मिट्टी की सामग्री से संबंधित थी । स्मीटन पेशे से एक सिविल इंजीनियर थे

संयुक्त राज्य अमेरिका के दक्षिण अटलांटिक समुद्र तट में , प्रारंभिक मूल अमेरिकी आबादी के सीप-खोल के टुकड़ों पर निर्भर टैबी का उपयोग 1730 के दशक से 1860 के दशक तक घर निर्माण में किया गया था। ^[ 25 ]

ब्रिटेन में विशेष रूप से, तेजी से विकास की अवधि के दौरान अच्छी गुणवत्ता वाले इमारत के पत्थर और अधिक महंगे हो गए, और नए औद्योगिक ईंटों से प्रतिष्ठित इमारतों का निर्माण करना और पत्थर की नकल करने के लिए उन्हें प्लास्टर से खत्म करना एक आम बात हो गई। इसके लिए हाइड्रोलिक चूने का पक्ष लिया गया था, लेकिन तेजी से सेट होने के समय की आवश्यकता ने नए सीमेंट के विकास को प्रोत्साहित किया। सबसे प्रसिद्ध पार्कर का "रोमन सीमेंट" था। [ 26 ] यह ^{1780 के दशक} में जेम्स पार्कर द्वारा विकसित किया गया था , और अंततः 1796 में पेटेंट कराया गया था। यह वास्तव में, रोमनों द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्री जैसा कुछ नहीं था, लेकिन सेप्टेरिया को जलाने से बना एक "प्राकृतिक सीमेंट" था - नोड्यूल जो कुछ मिट्टी के जमाव में पाए जाते हैं, और जिनमें मिट्टी के खनिज और कैल्शियम कार्बोनेट दोनों होते हैं रोमन सीमेंट जल्दी ही लोकप्रिय हो गया लेकिन 1850 के दशक में इसे बड़े पैमाने पर पोर्टलैंड सीमेंट द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया। ^[ 11 ]

19 वीं सदी

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स्मीटन के काम से स्पष्ट रूप से अनभिज्ञ , उसी सिद्धांत की पहचान उन्नीसवीं सदी के पहले दशक में फ्रांसीसी लुई विकैट ने की थी। विकैट ने चाक और मिट्टी को मिलाकर एक सघन मिश्रण बनाने की एक विधि विकसित की, और इसे जलाकर 1817 में एक "कृत्रिम सीमेंट" तैयार किया ^[ 27 ] जिसे पोर्टलैंड सीमेंट का "प्रमुख अग्रदूत" ^[ 11 ] माना जाता है और "... साउथवार्क के एडगर डॉब्स ने 1811 में इस प्रकार के सीमेंट का पेटेंट कराया।" ^[ 11 ]

रूस में, एगोर चेलिएव ने चूने और मिट्टी को मिलाकर एक नया बाइंडर बनाया। उनके परिणाम 1822 में सेंट पीटर्सबर्ग से प्रकाशित उनकी पुस्तक "ए ट्रीटीज़ ऑन द आर्ट टू प्रिपेयर अ गुड मोर्टार" में प्रकाशित हुए । कुछ साल बाद, 1825 में, उन्होंने एक और किताब प्रकाशित की, जिसमें सीमेंट और कंक्रीट बनाने की विभिन्न विधियों और इमारतों व तटबंधों के निर्माण में सीमेंट के लाभों का वर्णन किया गया था। ^{[ 28 ] [ 29 ]}

विलियम एस्पडिन को "आधुनिक" पोर्टलैंड सीमेंट का आविष्कारक माना जाता है । ^[ 30 ]

पोर्टलैंड सीमेंट , कंक्रीट, मोर्टार , प्लास्टर और गैर-विशिष्ट ग्राउट के मूल घटक के रूप में दुनिया भर में सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले सीमेंट का सबसे आम प्रकार , 19वीं शताब्दी के मध्य में इंग्लैंड में विकसित किया गया था और आमतौर पर चूना पत्थर से उत्पन्न होता है । जेम्स फ्रॉस्ट ने उसी समय के आसपास इसी तरह से "ब्रिटिश सीमेंट" का उत्पादन किया, लेकिन 1822 तक पेटेंट प्राप्त नहीं किया। ^[ 31 ] 1824 में, जोसेफ एस्पडिन ने एक समान सामग्री का पेटेंट कराया, जिसे उन्होंने पोर्टलैंड सीमेंट कहा, क्योंकि इससे बने रेंडर का रंग इंग्लैंड के डोरसेट के पोर्टलैंड द्वीप पर उत्खनित प्रतिष्ठित पोर्टलैंड पत्थर के समान था । हालांकि, एस्पडिन का सीमेंट आधुनिक पोर्टलैंड सीमेंट जैसा कुछ नहीं था ^[ 11 ] जोसेफ एस्पडिन्स के बेटे विलियम एस्पडिन ने अपने पिता की कंपनी छोड़ दी थी और 1840 के दशक में सीमेंट निर्माण में गलती से कैल्शियम सिलिकेट का उत्पादन कर दिया था , जो पोर्टलैंड सीमेंट के विकास का एक मध्य चरण था। विलियम एस्पडिन का यह आविष्कार "कृत्रिम सीमेंट" के निर्माताओं के लिए विरोधाभासी था, क्योंकि उन्हें मिश्रण में अधिक चूने (जो उनके पिता के लिए एक समस्या थी), बहुत अधिक भट्ठी तापमान (और इसलिए अधिक ईंधन) की आवश्यकता होती थी, और परिणामस्वरूप बनने वाला क्लिंकर बहुत कठोर होता था और चक्की के पत्थरों को जल्दी से घिस देता था , जो उस समय की एकमात्र उपलब्ध पीसने की तकनीक थी । इसलिए निर्माण लागत काफी अधिक थी, लेकिन उत्पाद काफी धीरे-धीरे जमता था और जल्दी ही मज़बूती विकसित करता था, जिससे कंक्रीट में उपयोग के लिए एक बाज़ार खुल गया। 1850 के बाद से निर्माण में कंक्रीट का उपयोग तेज़ी से बढ़ा, और जल्द ही सीमेंट का प्रमुख उपयोग बन गया। इस प्रकार पोर्टलैंड सीमेंट ने अपनी प्रमुख भूमिका शुरू की। आइज़ैक चार्ल्स जॉनसन ने मेसो-पोर्टलैंड सीमेंट (विकास का मध्य चरण) के उत्पादन को और परिष्कृत किया और दावा किया कि वे पोर्टलैंड सीमेंट के वास्तविक जनक हैं। ^[ 32 ]

सीमेंट की महत्वपूर्ण विशेषताएँ जमने का समय और "प्रारंभिक मज़बूती" हैं। हाइड्रोलिक लाइम, "प्राकृतिक" सीमेंट और "कृत्रिम" सीमेंट, सभी मज़बूती के विकास के लिए अपने बेलाइट (2 CaO · SiO ₂ , संक्षिप्त रूप में C ₂ S) की मात्रा पर निर्भर करते हैं । बेलाइट धीरे-धीरे मज़बूती विकसित करता है। चूँकि इन्हें 1,250 °C (2,280 °F) से कम तापमान पर जलाया गया था, इसलिए इनमें एलाइट (3 CaO · SiO ₂ , संक्षिप्त रूप में C ₃ S) नहीं था, जो आधुनिक सीमेंटों की शुरुआती मज़बूती के लिए ज़िम्मेदार है। एलाइट युक्त पहला सीमेंट 1840 के दशक की शुरुआत में विलियम एस्पडिन द्वारा बनाया गया था: इसे ही आज हम "आधुनिक" पोर्टलैंड सीमेंट कहते हैं। विलियम एस्पडिन ने अपने उत्पाद को जिस रहस्यमयी हवा से घेरा था, उसके कारण अन्य लोगों ( जैसे, विकैट और जॉनसन) ने इस आविष्कार में अपनी श्रेष्ठता का दावा किया है, लेकिन उनके कंक्रीट और कच्चे सीमेंट, दोनों के हालिया विश्लेषण ^[ 33 ] से पता चला है कि नॉर्थफ्लीट , केंट में बना विलियम एस्पडिन का उत्पाद वास्तव में एलाइट-आधारित सीमेंट था। हालाँकि, एस्पडिन की विधियाँ "अंगूठे के नियम" जैसी थीं: विकैट इन सीमेंटों के रासायनिक आधार को स्थापित करने के लिए ज़िम्मेदार हैं, और जॉनसन ने भट्ठे में मिश्रण को सिंटर करने के महत्व को स्थापित किया ।

अमेरिका में सीमेंट का पहला बड़े पैमाने पर उपयोग रोसेंडेल सीमेंट था, जो 19वीं शताब्दी की शुरुआत में न्यूयॉर्क के रोसेंडेल के पास खोजे गए डोलोमाइट के विशाल भंडार से निकाला गया एक प्राकृतिक सीमेंट था। रोसेंडेल सीमेंट इमारतों की नींव ( जैसे , स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी , कैपिटल बिल्डिंग , ब्रुकलिन ब्रिज ) और पानी के पाइपों की लाइनिंग के लिए बेहद लोकप्रिय था। ^[ 34 ] सोरेल सीमेंट , या मैग्नेशिया-आधारित सीमेंट, 1867 में फ्रांसीसी स्टैनिस्लास सोरेल द्वारा पेटेंट कराया गया था । ^[ 35 ] यह पोर्टलैंड सीमेंट से अधिक मजबूत था, लेकिन इसके खराब जल प्रतिरोध (लीचिंग) और संक्षारक गुण ( लीच करने योग्य क्लोराइड आयनों की उपस्थिति के कारण क्षरण और इसके छिद्रयुक्त पानी का कम पीएच (8.5-9.5)) ने भवन निर्माण के लिए प्रबलित कंक्रीट के रूप में इसके उपयोग को सीमित कर दिया। ^[ 36 ]

पोर्टलैंड सीमेंट के निर्माण में अगला विकास रोटरी भट्ठे का उपयोग था । इससे एक ऐसा क्लिंकर मिश्रण तैयार हुआ जो न केवल अधिक मज़बूत था, बल्कि उच्च तापमान (1450°C) पर अधिक एलाइट (C3S ₎ भी बनता था, बल्कि अधिक समरूप भी था। चूँकि कच्चा माल लगातार रोटरी भट्ठे में डाला जाता था, इसलिए इसने कम क्षमता वाली बैच उत्पादन प्रक्रियाओं की जगह एक सतत निर्माण प्रक्रिया को संभव बनाया। ^[ 11 ]

20 वीं सदी

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स्कॉटलैंड की एक फैक्ट्री में सीमेंट की बोरियाँ भरते मज़दूर, 1918

इथियोपिया की राष्ट्रीय सीमेंट शेयर कंपनी का डायर डावा में नया संयंत्र

कैल्शियम एल्युमिनेट सीमेंट को 1908 में फ्रांस में जूल्स बिड द्वारा सल्फेट्स के बेहतर प्रतिरोध के लिए पेटेंट कराया गया था। ^[ 37 ] इसके अलावा 1908 में, थॉमस एडिसन ने यूनियन, एनजे में घरों में प्री-कास्ट कंक्रीट के साथ प्रयोग किया। ^[ 38 ]

अमेरिका में, प्रथम विश्व युद्ध के बाद, रोसेंडेल सीमेंट के लिए कम से कम एक महीने का लंबा इलाज का समय ने इसे राजमार्गों और पुलों के निर्माण के लिए अलोकप्रिय बना दिया, और कई राज्यों और निर्माण फर्मों ने पोर्टलैंड सीमेंट की ओर रुख किया। पोर्टलैंड सीमेंट पर स्विच करने के कारण, 1920 के दशक के अंत तक 15 रोसेंडेल सीमेंट कंपनियों में से केवल एक ही बच गई थी। लेकिन 1930 के दशक की शुरुआत में, बिल्डरों ने पाया कि, पोर्टलैंड सीमेंट तेजी से सेट होने के बावजूद, यह उतना टिकाऊ नहीं था, खासकर राजमार्गों के लिए - इस हद तक कि कुछ राज्यों ने सीमेंट से राजमार्ग और सड़कें बनाना बंद कर दिया। बर्ट्रेन एच। वेट, एक इंजीनियर जिनकी कंपनी ने न्यूयॉर्क शहर के कैट्सकिल एक्वाडक्ट के निर्माण में मदद की थी, रोसेंडेल सीमेंट के स्थायित्व से प्रभावित हुए वेट ने न्यूयॉर्क के राजमार्ग आयुक्त को न्यू पाल्ट्ज़, न्यूयॉर्क के पास एक प्रयोगात्मक खंड का निर्माण करने के लिए राजी किया , जिसमें रोज़ेंडेल की एक बोरी और पोर्टलैंड सीमेंट की छह बोरियों का इस्तेमाल किया गया। यह सफल रहा, और दशकों तक रोज़ेंडेल-पोर्टलैंड सीमेंट मिश्रण का इस्तेमाल कंक्रीट राजमार्ग और कंक्रीट पुल निर्माण में किया गया। ^[ 34 ]

सीमेंटयुक्त सामग्रियों का उपयोग आधी सदी से भी ज़्यादा समय से परमाणु अपशिष्ट स्थिरीकरण मैट्रिक्स के रूप में किया जाता रहा है। ^[ 39 ] अपशिष्ट सीमेंटीकरण की तकनीकों का विकास और उपयोग कई देशों में औद्योगिक स्तर पर किया गया है। सीमेंटयुक्त अपशिष्ट रूपों के लिए एक सावधानीपूर्वक चयन और डिज़ाइन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है जो प्रत्येक विशिष्ट प्रकार के अपशिष्ट के अनुकूल हो ताकि दीर्घकालिक भंडारण और निपटान के लिए सख्त अपशिष्ट स्वीकृति मानदंडों को पूरा किया जा सके। ^[ 40 ]

प्रकार

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सीमेंट के घटक:
रासायनिक और भौतिक विशेषताओं की तुलना ^{[ a ] ​​[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}

संपत्ति		पोर्टलैंड सीमेंट	सिलिसियस [ b ] फ्लाई ऐश	कैल्केरियस [ c ] फ्लाई ऐश	स्लैग सीमेंट	सिलिका धुआँ
द्रव्यमान अनुपात (%)	SiO2​	21.9	52	35	35	85–97
	अल 2 ओ 3	6.9	23	18	12	—
	फे 2 ओ 3	3	11	6	1	—
	काओ	63	5	21	40	< 1
	एम जी ओ	2.5	—	—	—	—
	एसओ 3	1.7	—	—	—	—
विशिष्ट सतह (मी 2 /किग्रा) [ डी ]		370	420	420	400	15,000 – 30,000
विशिष्ट गुरुत्व		3.15	2.38	2.65	2.94	2.22
सामान्य प्रयोजन		प्राथमिक बाइंडर	सीमेंट प्रतिस्थापन	सीमेंट प्रतिस्थापन	सीमेंट प्रतिस्थापन	संपत्ति बढ़ाने वाला
दिखाए गए मान अनुमानित हैं: किसी विशिष्ट सामग्री के मान भिन्न हो सकते हैं।  एएसटीएम सी618 क्लास एफ  एएसटीएम सी618 क्लास सी  नाइट्रोजन अधिशोषण (बीईटी) विधि द्वारा सिलिका धुएं के लिए विशिष्ट सतह माप, अन्य वायु पारगम्यता विधि (ब्लेन) द्वारा।

हाइड्रोलिक सीमेंट का आधुनिक विकास औद्योगिक क्रांति (लगभग 1800) की शुरुआत के साथ शुरू हुआ , जो तीन मुख्य आवश्यकताओं से प्रेरित था:

• गीली जलवायु में ईंट की इमारतों को परिष्करण के लिए हाइड्रोलिक सीमेंट रेंडर ( प्लास्टर )
• समुद्री जल के संपर्क में बंदरगाह निर्माण आदि के चिनाई निर्माण के लिए हाइड्रोलिक मोर्टार
• मजबूत कंक्रीट का विकास

आधुनिक सीमेंट अक्सर पोर्टलैंड सीमेंट या पोर्टलैंड सीमेंट मिश्रण होते हैं, लेकिन कुछ औद्योगिक क्षेत्रों में अन्य सीमेंट मिश्रणों का भी उपयोग किया जाता है।

पोर्टलैंड सीमेंट

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मुख्य लेख: पोर्टलैंड सीमेंट

पोर्टलैंड सीमेंट, हाइड्रोलिक सीमेंट का एक रूप, दुनिया भर में सामान्य उपयोग में अब तक का सबसे आम प्रकार का सीमेंट है। यह सीमेंट चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को अन्य सामग्रियों (जैसे मिट्टी ) के साथ एक भट्ठे में 1,450 °C (2,640 °F) तक गर्म करके बनाया जाता है, इस प्रक्रिया को कैल्सीनेशन के रूप में जाना जाता है जो कैल्शियम कार्बोनेट से कार्बन डाइऑक्साइड के एक अणु को मुक्त करता है और कैल्शियम ऑक्साइड , या क्विकलाइम बनाता है, जो फिर रासायनिक रूप से मिश्रण में अन्य सामग्रियों के साथ मिलकर कैल्शियम सिलिकेट और अन्य सीमेंटयुक्त यौगिक बनाता है। परिणामस्वरूप कठोर पदार्थ, जिसे 'क्लिंकर' कहा जाता है , फिर थोड़ी मात्रा में जिप्सम ( CaSO4 · 2H2O ) के साथ _{पीसकर} पाउडर बनाया जाता है पोर्टलैंड सीमेंट ग्रे या सफेद हो सकता है ।

पोर्टलैंड सीमेंट मिश्रण

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पोर्टलैंड सीमेंट मिश्रण अक्सर सीमेंट उत्पादकों से अंतर-भूमि मिश्रण के रूप में उपलब्ध होते हैं, लेकिन इसी प्रकार के मिश्रण अक्सर कंक्रीट मिश्रण संयंत्र में भूमि घटकों से भी मिश्रित किए जाते हैं।

पोर्टलैंड ब्लास्ट-फर्नेस स्लैग सीमेंट , या ब्लास्ट फर्नेस सीमेंट (क्रमशः ASTM C595 और EN 197-1 नामकरण), में 95% तक पिसा हुआ दानेदार ब्लास्ट फर्नेस स्लैग , शेष पोर्टलैंड क्लिंकर और थोड़ा जिप्सम होता है। सभी संयोजन उच्च अंतिम शक्ति प्रदान करते हैं, लेकिन जैसे-जैसे स्लैग की मात्रा बढ़ती है, प्रारंभिक शक्ति कम होती जाती है, जबकि सल्फेट प्रतिरोध बढ़ता है और ऊष्मा उत्सर्जन कम होता जाता है। पोर्टलैंड सल्फेट-प्रतिरोधी और कम ताप वाले सीमेंट के किफायती विकल्प के रूप में इसका उपयोग किया जाता है।

पोर्टलैंड-फ्लाई ऐश सीमेंट में ASTM मानकों (ASTM C595) के तहत 40% तक , या EN मानकों (EN 197–1) के तहत 35% तक फ्लाई ऐश होती है। फ्लाई ऐश पॉज़ोलैनिक होती है , जिससे अंतिम मज़बूती बनी रहती है। चूँकि फ्लाई ऐश मिलाने से कंक्रीट में पानी की मात्रा कम होती है, इसलिए प्रारंभिक मज़बूती भी बनी रहती है। जहाँ अच्छी गुणवत्ता वाली सस्ती फ्लाई ऐश उपलब्ध हो, वहाँ यह साधारण पोर्टलैंड सीमेंट का एक किफायती विकल्प हो सकता है। ^[ 44 ]

पोर्टलैंड पॉज़ोलन सीमेंट में फ्लाई ऐश सीमेंट शामिल है, क्योंकि फ्लाई ऐश एक पॉज़ोलन है , लेकिन इसमें अन्य प्राकृतिक या कृत्रिम पॉज़ोलन से बने सीमेंट भी शामिल हैं। जिन देशों में ज्वालामुखीय राख उपलब्ध है (जैसे, इटली, चिली, मेक्सिको, फिलीपींस), वहाँ अक्सर इन सीमेंट का सबसे अधिक उपयोग होता है। अधिकतम प्रतिस्थापन अनुपात आमतौर पर पोर्टलैंड-फ्लाई ऐश सीमेंट के लिए निर्धारित किए जाते हैं।

पोर्टलैंड सिलिका फ्यूम सीमेंट। सिलिका फ्यूम मिलाने से असाधारण रूप से उच्च शक्ति प्राप्त हो सकती है, और कभी-कभी 5-20% सिलिका फ्यूम युक्त सीमेंट भी बनाए जाते हैं, EN 197-1 के तहत अधिकतम 10% की अनुमति है। हालाँकि, सिलिका फ्यूम को आमतौर पर कंक्रीट मिक्सर में पोर्टलैंड सीमेंट में मिलाया जाता है। ^[ 45 ]

चिनाई सीमेंट का उपयोग ईंट बिछाने के लिए गारे और प्लास्टर बनाने में किया जाता है, और इसका उपयोग कंक्रीट में नहीं किया जाना चाहिए। ये आमतौर पर पोर्टलैंड क्लिंकर और कई अन्य सामग्रियों से युक्त जटिल, मालिकाना मिश्रण होते हैं, जिनमें चूना पत्थर, हाइड्रेटेड चूना, वायु अवरोधक, अवरोधक, जलरोधक और रंग एजेंट शामिल हो सकते हैं। इन्हें ऐसे गारे बनाने के लिए तैयार किया जाता है जो तेज़ और सुसंगत चिनाई कार्य की अनुमति देते हैं। उत्तरी अमेरिका में चिनाई सीमेंट के सूक्ष्म रूप प्लास्टिक सीमेंट और प्लास्टर सीमेंट हैं। इन्हें चिनाई ब्लॉकों के साथ एक नियंत्रित बंधन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

विस्तारक सीमेंट में पोर्टलैंड क्लिंकर के अलावा, विस्तारक क्लिंकर (आमतौर पर सल्फोएल्युमिनेट क्लिंकर) भी होते हैं, और इन्हें हाइड्रोलिक सीमेंट में आमतौर पर पाए जाने वाले सुखाने के सिकुड़न के प्रभावों को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस सीमेंट से बिना संकुचन जोड़ों के फर्श स्लैब (60 वर्ग मीटर तक) के लिए कंक्रीट बनाया जा सकता है।

सफेद मिश्रित सीमेंट सफेद क्लिंकर (जिसमें बहुत कम या बिल्कुल लोहा नहीं होता) और उच्च शुद्धता वाले मेटाकाओलिन जैसे सफेद पूरक पदार्थों का उपयोग करके बनाया जा सकता है । रंगीन सीमेंट सजावटी उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं। कुछ मानक रंगीन पोर्टलैंड सीमेंट बनाने के लिए रंगद्रव्य मिलाने की अनुमति देते हैं। अन्य मानक (जैसे, ASTM) पोर्टलैंड सीमेंट में रंगद्रव्य मिलाने की अनुमति नहीं देते हैं, और रंगीन सीमेंट को मिश्रित हाइड्रोलिक सीमेंट के रूप में बेचा जाता है।

अति सूक्ष्म पिसे हुए सीमेंट, रेत, स्लैग या अन्य पॉज़ोलन प्रकार के खनिजों के साथ मिश्रित सीमेंट होते हैं जिन्हें अत्यंत सूक्ष्मता से पिसा जाता है। ऐसे सीमेंट में सामान्य सीमेंट के समान भौतिक गुण हो सकते हैं, लेकिन 50% कम सीमेंट की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से इसलिए क्योंकि रासायनिक अभिक्रिया के लिए सतह क्षेत्र अधिक होता है। गहन पीसने के बाद भी, इनके निर्माण में सामान्य पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में 50% तक कम ऊर्जा (और इस प्रकार कम कार्बन उत्सर्जन) का उपयोग होता है। ^[ 46 ]

अन्य

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पॉज़ोलन-चूना सीमेंट, पिसे हुए पॉज़ोलन और चूने का मिश्रण होते हैं । ये वही सीमेंट हैं जिनका इस्तेमाल रोमन लोग करते थे, और ये रोम के पैंथियन जैसी बची हुई रोमन इमारतों में मौजूद हैं । ये धीरे-धीरे मज़बूत होते हैं, लेकिन इनकी अंतिम मज़बूती बहुत ज़्यादा हो सकती है। मज़बूती पैदा करने वाले हाइड्रेशन उत्पाद मूलतः पोर्टलैंड सीमेंट जैसे ही होते हैं।

स्लैग-लाइम सीमेंट— पिसा हुआ दानेदार ब्लास्ट-फर्नेस स्लैग —अपने आप में हाइड्रोलिक नहीं होते, बल्कि क्षार मिलाकर "सक्रिय" किए जाते हैं, और सबसे किफायती तरीके से चूने का उपयोग करते हैं। ये अपने गुणों में पॉज़ोलन लाइम सीमेंट के समान होते हैं। केवल दानेदार स्लैग (अर्थात, जल-शीतित, काँच जैसा स्लैग) ही सीमेंट घटक के रूप में प्रभावी होता है।

सुपरसल्फेटेड सीमेंट में लगभग 80% पिसा हुआ दानेदार ब्लास्ट फर्नेस स्लैग, 15% जिप्सम या एनहाइड्राइट और उत्प्रेरक के रूप में थोड़ा पोर्टलैंड क्लिंकर या चूना होता है। ये एट्रिंगाइट के निर्माण द्वारा मज़बूती प्रदान करते हैं , और इनकी मज़बूती वृद्धि धीमी पोर्टलैंड सीमेंट के समान होती है। ये सल्फेट सहित आक्रामक कारकों के प्रति अच्छा प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं।

कैल्शियम एल्युमिनेट सीमेंट मुख्य रूप से चूना पत्थर और बॉक्साइट से बने हाइड्रोलिक सीमेंट हैं। इनके सक्रिय तत्व मोनोकैल्शियम एल्युमिनेट CaAl ₂ O ₄ (CaO · Al ₂ O _{3 या} सीमेंट रसायनज्ञ संकेतन में CA, CCN) और मेयेनाइट Ca ₁₂ Al ₁₄ O ₃₃ (12 CaO · 7 Al ₂ O ₃ , या CCN में C ₁₂ A ₇ ) हैं। कैल्शियम एल्युमिनेट हाइड्रेट्स के जलयोजन द्वारा इनकी शक्ति बढ़ती है। ये दुर्दम्य (उच्च तापमान प्रतिरोधी) कंक्रीट, जैसे कि भट्टी की परत, में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं।

कैल्शियम सल्फोएलुमिनेट सीमेंट क्लिंकर से बनाए जाते हैं जिनमें प्राथमिक चरण के रूप में ये'इलिमाइट (Ca 4 (AlO 2 ) 6 SO 4 या C 4 A 3 S) शामिल होता है । इनका उपयोग विस्तारक _{सीमेंट} , _अति - _उच्च प्रारंभिक _{शक्ति} वाले _{सीमेंट} और _" कम ऊर्जा" वाले सीमेंट में किया जाता है। जलयोजन से एट्रिंगाइट उत्पन्न होता है और कैल्शियम तथा सल्फेट आयनों की उपलब्धता के समायोजन से विशिष्ट भौतिक गुण (जैसे विस्तार या तीव्र प्रतिक्रिया) प्राप्त होते हैं। पोर्टलैंड सीमेंट के कम ऊर्जा वाले विकल्प के रूप में इनके उपयोग की शुरुआत चीन में हुई, जहाँ प्रति वर्ष कई मिलियन टन का उत्पादन होता है। ^{[ 47 ] [ 48 ]} प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक कम भट्ठा तापमान और मिश्रण में चूना पत्थर (जिसे ऊष्माशोषी रूप से विकार्बोनेट किया जाना चाहिए) की कम मात्रा के कारण ऊर्जा की आवश्यकता कम होती है ।
2पोर्टलैंड क्लिंकर से होने वाले उत्सर्जन का लगभग आधा। हालाँकि, SO2 _{उत्सर्जन} आमतौर पर काफी ज़्यादा होता है।

पोर्टलैंड-पूर्व युग के कुछ सीमेंटों के अनुरूप "प्राकृतिक" सीमेंट, मिट्टीयुक्त चूना पत्थरों को मध्यम तापमान पर जलाकर बनाए जाते हैं। चूना पत्थर में मिट्टी के घटकों का स्तर (लगभग 30-35%) ऐसा होता है कि अत्यधिक मात्रा में मुक्त चूने के निर्माण के बिना ही बड़ी मात्रा में बेलाइट (पोर्टलैंड सीमेंट में कम-प्रारंभिक शक्ति, उच्च-पिछली शक्ति वाला खनिज) बनता है। किसी भी प्राकृतिक सामग्री की तरह, ऐसे सीमेंट के गुण अत्यधिक परिवर्तनशील होते हैं।

जियोपॉलीमर सीमेंट जल में घुलनशील क्षार धातु सिलिकेट और एल्युमिनोसिलिकेट खनिज पाउडर जैसे फ्लाई ऐश और मेटाकाओलिन के मिश्रण से बनाए जाते हैं ।

पॉलिमर सीमेंट कार्बनिक रसायनों से बनते हैं जो बहुलकीकरण करते हैं। निर्माता अक्सर थर्मोसेट सामग्री का उपयोग करते हैं। हालाँकि ये अक्सर काफ़ी महंगे होते हैं, लेकिन ये एक जलरोधी सामग्री प्रदान कर सकते हैं जिसमें उपयोगी तन्य शक्ति होती है।

सोरेल सीमेंट एक कठोर, टिकाऊ सीमेंट है जो मैग्नीशियम ऑक्साइड और मैग्नीशियम क्लोराइड के घोल को मिलाकर बनाया जाता है

फाइबर मेश सीमेंट या फाइबर प्रबलित कंक्रीट, सिंथेटिक फाइबर, ग्लास फाइबर, प्राकृतिक फाइबर और स्टील फाइबर जैसे रेशेदार पदार्थों से बना सीमेंट होता है। इस प्रकार की जाली गीले कंक्रीट में समान रूप से फैली होती है। फाइबर मेश का उद्देश्य कंक्रीट से पानी की हानि को कम करने के साथ-साथ इसकी संरचनात्मक अखंडता को बढ़ाना है। ^[ 49 ] प्लास्टर में उपयोग किए जाने पर, फाइबर मेश संसंजकता, तन्य शक्ति, प्रभाव प्रतिरोध को बढ़ाता है और सिकुड़न को कम करता है; अंततः, इन संयुक्त गुणों का मुख्य उद्देश्य दरारों को कम करना है। ^[ 50 ]

इस्पात निर्माण प्रक्रिया के एक भाग के रूप में, विद्युत आर्क भट्टी में विध्वंस अपशिष्टों से सीमेंट का पुनर्चक्रण करके विद्युत सीमेंट बनाने का प्रस्ताव है। पुनर्चक्रित सीमेंट का उपयोग इस्पात निर्माण में प्रयुक्त चूने के आंशिक या पूर्ण भाग को प्रतिस्थापित करने के लिए किया जाता है , जिससे एक स्लैग जैसा पदार्थ प्राप्त होता है जो खनिज विज्ञान में पोर्टलैंड सीमेंट के समान होता है, जिससे अधिकांश कार्बन उत्सर्जन समाप्त हो जाता है। ^[ 51 ]

सेटिंग, सख्त करना और इलाज

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सीमेंट पानी के साथ मिश्रित होने पर सेट होना शुरू हो जाता है, जो जलयोजन रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का कारण बनता है। घटक धीरे-धीरे हाइड्रेट होते हैं और खनिज हाइड्रेट्स ठोस होकर सख्त हो जाते हैं। हाइड्रेट्स का इंटरलॉकिंग सीमेंट को इसकी ताकत देता है। आम धारणा के विपरीत, हाइड्रोलिक सीमेंट सूखने से सेट नहीं होता है - उचित इलाज के लिए सेटिंग और सख्त प्रक्रियाओं के दौरान जलयोजन प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक उचित नमी सामग्री को बनाए रखना आवश्यक है। यदि हाइड्रोलिक सीमेंट इलाज के चरण के दौरान सूख जाता है, तो परिणामी उत्पाद अपर्याप्त रूप से हाइड्रेटेड और काफी कमजोर हो सकता है। न्यूनतम 5 °C तापमान की सिफारिश की जाती है, और 30 °C से अधिक नहीं। ^[ 52 ] युवा कंक्रीट को प्रत्यक्ष सूर्यातप, ऊंचे तापमान, कम सापेक्ष आर्द्रता और हवा के कारण पानी के वाष्पीकरण से बचाया जाना चाहिए ।

इंटरफेसियल ट्रांज़िशन ज़ोन (ITZ), कंक्रीट में एग्रीगेट कणों के चारों ओर सीमेंट पेस्ट का एक क्षेत्र है । इस ज़ोन में, सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताओं में क्रमिक परिवर्तन होता है। ^[ 53 ] यह ज़ोन 35 माइक्रोमीटर तक चौड़ा हो सकता है। ^{[ 54 ] : 351} अन्य अध्ययनों से पता चला है कि इसकी चौड़ाई 50 माइक्रोमीटर तक हो सकती है। अप्रतिक्रियाशील क्लिंकर चरण की औसत मात्रा घटती है और एग्रीगेट सतह की ओर सरंध्रता घटती है। इसी प्रकार, ITZ में एट्रिंगाइट की मात्रा बढ़ती है। ^{[ 54 ] : 352}

सुरक्षा संबंधी मुद्दे

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सीमेंट के बैगों पर नियमित रूप से स्वास्थ्य और सुरक्षा चेतावनियाँ छपी होती हैं क्योंकि सीमेंट न केवल अत्यधिक क्षारीय होता है , बल्कि इसकी जमने की प्रक्रिया भी ऊष्माक्षेपी होती है । नतीजतन, गीला सीमेंट अत्यधिक कास्टिक (pH = 13.5) होता है और अगर इसे तुरंत पानी से न धोया जाए तो त्वचा पर गंभीर जलन पैदा कर सकता है। इसी तरह, श्लेष्मा झिल्ली के संपर्क में आने वाला सूखा सीमेंट पाउडर आँखों या सांस लेने में गंभीर जलन पैदा कर सकता है। कुछ ट्रेस तत्व, जैसे क्रोमियम, सीमेंट बनाने में इस्तेमाल होने वाले कच्चे माल में प्राकृतिक रूप से मौजूद अशुद्धियों से एलर्जिक डर्मेटाइटिस का कारण बन सकते ^हैं । ^{[ ​​55 ]} कार्सिनोजेनिक हेक्सावलेंट क्रोमेट ( _CrO42− ) को ट्राइवेलेंट क्रोमियम (Cr3 ⁺ ), जो एक कम जहरीली रासायनिक प्रजाति है, में बदलने के लिए अक्सर सीमेंट में फेरस ^{सल्फेट} ( ^FeSO4 ) _{जैसे अपचायक तत्व मिलाए जाते हैं ।}

दुनिया में सीमेंट उद्योग

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2022 में वैश्विक सीमेंट उत्पादन

2022 में वैश्विक सीमेंट क्षमता

यह भी देखें: सीमेंट उत्पादन के आधार पर देशों की सूची और संयुक्त राज्य अमेरिका में सीमेंट उद्योग

2010 में, हाइड्रोलिक सीमेंट का विश्व उत्पादन 3,300 मेगाटन (3,600 × 10 ⁶ शॉर्ट टन) था । शीर्ष तीन उत्पादक चीन (1,800), भारत (220) और संयुक्त राज्य अमेरिका (63.5 मिलियन टन) थे, जो दुनिया के तीन सबसे अधिक आबादी वाले राज्यों द्वारा कुल मिलाकर आधे से अधिक था। ^[ 57 ]

2010 में सीमेंट उत्पादन की विश्व क्षमता के लिए, स्थिति समान थी, जिसमें शीर्ष तीन राज्यों (चीन, भारत और अमेरिका) की हिस्सेदारी विश्व की कुल क्षमता के लगभग आधे के बराबर थी। ^[ 58 ]

2011 और 2012 में वैश्विक खपत में वृद्धि जारी रही, जो 2011 में 3585 मीट्रिक टन तथा 2012 में 3736 मीट्रिक टन हो गयी, जबकि वार्षिक वृद्धि दर घटकर क्रमशः 8.3% तथा 4.2% रह गयी।

विश्व सीमेंट खपत में बढ़ती हिस्सेदारी का प्रतिनिधित्व करते हुए, चीन वैश्विक विकास का मुख्य इंजन बना हुआ है। 2012 तक, चीन की मांग 2160 मीट्रिक टन दर्ज की गई, जो विश्व खपत का 58% है। वार्षिक वृद्धि दर, जो 2010 में 16% तक पहुँच गई थी, 2011 और 2012 में धीमी होकर 5-6% रह गई है, क्योंकि चीन की अर्थव्यवस्था अधिक टिकाऊ विकास दर का लक्ष्य रखती है।

चीन के बाहर, विश्वव्यापी खपत 2010 में 4.4% बढ़कर 1462 मीट्रिक टन हो गयी, 2011 में 5% बढ़कर 1535 मीट्रिक टन हो गयी, तथा अंततः 2012 में 2.7% बढ़कर 1576 मीट्रिक टन हो गयी।

ईरान अब दुनिया का तीसरा सबसे बड़ा सीमेंट उत्पादक है और 2008 से 2011 तक इसने अपने उत्पादन में 10% से ज़्यादा की वृद्धि की है। ^[ 59 ] पाकिस्तान और अन्य प्रमुख सीमेंट उत्पादक देशों में बढ़ती ऊर्जा लागत के कारण, ईरान एक व्यापारिक साझेदार के रूप में एक अद्वितीय स्थिति में है, जहाँ वह क्लिंकर संयंत्रों को बिजली देने के लिए अपने अधिशेष पेट्रोलियम का उपयोग करता है। अब मध्य-पूर्व में एक शीर्ष उत्पादक के रूप में, ईरान स्थानीय बाज़ारों और विदेशों में अपनी प्रमुख स्थिति को और मज़बूत कर रहा है। ^[ 60 ]

2010-12 की अवधि में उत्तरी अमेरिका और यूरोप का प्रदर्शन चीन के प्रदर्शन से बिल्कुल अलग रहा, क्योंकि 2008 का वित्तीय संकट इस क्षेत्र की कई अर्थव्यवस्थाओं के लिए एक संप्रभु ऋण संकट ^{[ स्पष्टीकरण आवश्यक ]} और मंदी में बदल गया। इस क्षेत्र में सीमेंट की खपत का स्तर 2010 में 1.9% गिरकर 445 मिलियन टन हो गया, 2011 में 4.9% की वृद्धि हुई, और फिर 2012 में 1.1% की गिरावट आई।

शेष विश्व में, जिसमें एशिया, अफ्रीका और लैटिन अमेरिका की कई उभरती अर्थव्यवस्थाएँ शामिल हैं और जहाँ 2010 में सीमेंट की माँग लगभग 1020 मिलियन टन थी, प्रदर्शन सकारात्मक रहा और इसने उत्तरी अमेरिका और यूरोप में आई गिरावट की भरपाई कर दी। 2010 में वार्षिक खपत वृद्धि 7.4% दर्ज की गई, जो 2011 और 2012 में क्रमशः 5.1% और 4.3% तक कम हो गई।

वर्ष 2012 के अंत तक वैश्विक सीमेंट उद्योग में 5673 सीमेंट उत्पादन सुविधाएं शामिल थीं, जिनमें एकीकृत और पिसाई दोनों शामिल थीं, जिनमें से 3900 चीन में और 1773 शेष विश्व में स्थित थीं।

2012 में दुनिया भर में कुल सीमेंट क्षमता 5245 मीट्रिक टन दर्ज की गई, जिसमें से 2950 मीट्रिक टन चीन में और 2295 मीट्रिक टन शेष विश्व में स्थित है। ^[ 6 ]

चीन

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मुख्य लेख: चीन में सीमेंट उद्योग

"पिछले 18 वर्षों से, चीन लगातार दुनिया के किसी भी अन्य देश की तुलना में अधिक सीमेंट का उत्पादन करता रहा है। [...] (हालांकि,) चीन का सीमेंट निर्यात 1994 में 11 मिलियन टन के निर्यात के साथ चरम पर था और तब से लगातार गिरावट आ रही है। 2002 में चीन से केवल 5.18 मिलियन टन का निर्यात किया गया था। 34 डॉलर प्रति टन की दर से पेश चीनी सीमेंट बाजार से बाहर हो रहा है क्योंकि थाईलैंड समान गुणवत्ता के लिए मात्र 20 डॉलर मांग रहा है।" ^[ 61 ]

2006 में, यह अनुमान लगाया गया था कि चीन ने 1.235 बिलियन टन सीमेंट का उत्पादन किया, जो विश्व के कुल सीमेंट उत्पादन का 44% था। ^[ 62 ] "चीन में सीमेंट की माँग सालाना 5.4% बढ़कर 2008 में 1 बिलियन टन से अधिक होने की उम्मीद है, जो निर्माण व्यय में धीमी लेकिन स्वस्थ वृद्धि से प्रेरित है। चीन में खपत होने वाला सीमेंट वैश्विक माँग का 44% होगा, और चीन बड़े अंतर से दुनिया का सबसे बड़ा राष्ट्रीय सीमेंट उपभोक्ता बना रहेगा।" ^[ 63 ]

2010 में, दुनिया भर में 3.3 अरब टन सीमेंट की खपत हुई। इसमें से चीन का हिस्सा 1.8 अरब टन था। ^[ 64 ]

पर्यावरणीय प्रभाव

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अधिक जानकारी: कंक्रीट का पर्यावरणीय प्रभाव

सीमेंट निर्माण प्रक्रिया के सभी चरणों में पर्यावरणीय प्रभाव डालता है। इनमें मशीनरी संचालन और खदानों में विस्फोट के दौरान धूल, गैसों, शोर और कंपन के रूप में वायु प्रदूषण का उत्सर्जन , और खदान से ग्रामीण इलाकों को होने वाला नुकसान शामिल है। सीमेंट खनन और निर्माण के दौरान धूल उत्सर्जन को कम करने वाले उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है, और निकास गैसों को रोकने और अलग करने वाले उपकरणों का उपयोग बढ़ रहा है। पर्यावरण संरक्षण में खदानों को बंद करने के बाद उन्हें प्रकृति में वापस लाकर या उनमें पुनः खेती करके ग्रामीण इलाकों में पुनः एकीकृत करना भी शामिल है।

सीओ
2उत्सर्जन

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सीमेंट में कार्बन की सांद्रता सीमेंट संरचनाओं में लगभग 5% से लेकर सीमेंट से बनी सड़कों के मामले में लगभग 8% तक होती है। ^[ 65 ] सीमेंट निर्माण से वातावरण में CO2 सीधे तौर पर निकलती है जब कैल्शियम कार्बोनेट को गर्म किया जाता है, जिससे चूना और कार्बन डाइऑक्साइड बनता है , ^{[ 66 ] [ 67 ]} और ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से भी अप्रत्यक्ष रूप से अगर इसके उत्पादन में CO का उत्सर्जन शामिल है
2सीमेंट उद्योग वैश्विक मानव निर्मित CO2 का लगभग 10% उत्पादन करता है
2उत्सर्जन , जिसमें से 60% रासायनिक प्रक्रिया से और 40% ईंधन जलने से होता है। ^[ 68 ] 2018 के चैथम हाउस अध्ययन का अनुमान है कि सालाना उत्पादित 4 बिलियन टन सीमेंट दुनिया भर में CO2 उत्सर्जन का 8% है
2उत्सर्जन. ^[ 5 ]

लगभग 900 किलोग्राम CO
2उत्पादित प्रत्येक 1000 किलोग्राम पोर्टलैंड सीमेंट के लिए 1000 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होता है। यूरोपीय संघ में, सीमेंट क्लिंकर के उत्पादन के लिए विशिष्ट ऊर्जा खपत 1970 के दशक से लगभग 30% कम हो गई है। प्राथमिक ऊर्जा आवश्यकताओं में यह कमी प्रति वर्ष लगभग 11 मिलियन टन कोयले के बराबर है, जिसके परिणामस्वरूप CO2 उत्सर्जन में भी कमी आती है।
2उत्सर्जन। यह मानवजनित CO2 उत्सर्जन का लगभग 5% है
2. ^[ 69 ]

पोर्टलैंड सीमेंट के निर्माण में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का अधिकांश भाग (लगभग 60%) चूना पत्थर के रासायनिक अपघटन से उत्पन्न होता है, जो पोर्टलैंड सीमेंट क्लिंकर का एक घटक है। सीमेंट में क्लिंकर की मात्रा कम करके इन उत्सर्जनों को कम किया जा सकता है। इन्हें वैकल्पिक निर्माण विधियों, जैसे सीमेंट को रेत, स्लैग या अन्य पॉज़ोलन प्रकार के खनिजों के साथ मिलाकर अत्यंत महीन चूर्ण बनाने के लिए पीसना, द्वारा भी कम किया जा सकता है। ^[ 70 ]

भारी कच्चे माल के परिवहन को कम करने और संबंधित लागतों को न्यूनतम करने के लिए, उपभोक्ता केंद्रों के बजाय चूना पत्थर खदानों के करीब सीमेंट संयंत्रों का निर्माण करना अधिक किफायती है। ^[ 71 ]

2025 तक, कार्बन कैप्चर और स्टोरेज , सीमेंट उत्पादन को कार्बन-मुक्त करने के एक तरीके के रूप में उभर रहा है। फ्रांसीसी कंपनी एयर लिक्विड को कुजावी (पोलैंड) में दो सीसीएस परियोजनाओं और फ्रांस के लुम्ब्रेस में यूरोप में पहला कार्बन-न्यूट्रल सीमेंट बनाने के उद्देश्य से K6 कार्यक्रम के लिए यूरोपीय संघ से धन प्राप्त हुआ है। इन परियोजनाओं के 2028 तक चालू होने और एक दशक में 18.1 MtCO2 उत्सर्जन को नियंत्रित करने की उम्मीद है। ^[ 72 ]

सीओ
2अवशोषण

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पोर्टलैंड सीमेंट के हाइड्रेटेड उत्पाद, जैसे कंक्रीट और मोर्टार, भट्ठे में कैल्सीनेशन के दौरान निकली वायुमंडलीय CO2 गैस को धीरे-धीरे पुनः अवशोषित करते हैं। कैल्सीनेशन के विपरीत होने वाली इस प्राकृतिक प्रक्रिया को कार्बोनेशन कहते हैं। _[ ^{73 ] चूँकि} यह कंक्रीट के थोक में CO2 के विसरण पर निर्भर करता है _, इसलिए इसकी दर कई मापदंडों पर निर्भर करती है, जैसे पर्यावरणीय परिस्थितियाँ और वायुमंडल के संपर्क में आने वाला सतह क्षेत्र। ^{[ 74 ] [ 75 ]} कंक्रीट के जीवन के बाद के चरणों में - मलबे के विध्वंस और कुचलने के बाद - कार्बोनेशन विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है। यह अनुमान लगाया गया है कि वायुमंडलीय CO2 का लगभग 30%
2सीमेंट उत्पादन से उत्पन्न सीमेंट उत्पादों के जीवन-चक्र के दौरान पुनः अवशोषित हो जाता है। ^[ 75 ]

कार्बोनेशन प्रक्रिया को कंक्रीट के क्षरण की एक प्रक्रिया माना जाता है। यह कंक्रीट के pH मान को कम करता है जिससे सुदृढीकरण स्टील का क्षरण होता है। ^[ 73 ] हालाँकि, जैसे-जैसे Ca(OH)2 कार्बोनेशन का उत्पाद, CaCO3, अधिक आयतन घेरता है, कंक्रीट की सरंध्रता कम हो जाती है। इससे कंक्रीट की मजबूती और कठोरता बढ़ जाती है। ^[ 76 ]

कुछ अनुप्रयोगों के लिए गैर-हाइड्रोलिक सीमेंट, चूने के मोर्टार को अपनाकर हाइड्रोलिक सीमेंट के कार्बन फुटप्रिंट को कम करने के प्रस्ताव हैं। यह कुछ कार्बन डाइऑक्साइड को पुनः अवशोषित कर लेता है।
2सख्त होने के दौरान, और पोर्टलैंड सीमेंट की तुलना में उत्पादन में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ^[ 77 ]

कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण को बढ़ाने के कुछ अन्य प्रयासों में मैग्नीशियम ( सोरेल सीमेंट ) पर आधारित सीमेंट शामिल हैं । ^{[ ​​78 ] [ 79 ] [ 80 ]}

हवा में भारी धातु उत्सर्जन

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कुछ परिस्थितियों में, मुख्य रूप से उत्पत्ति और प्रयुक्त कच्चे माल की संरचना के आधार पर, चूना पत्थर और मिट्टी के खनिजों की उच्च तापमान वाली कैल्सीनेशन प्रक्रिया वायुमंडल में वाष्पशील भारी धातुओं से समृद्ध गैसों और धूल को छोड़ सकती है , जैसे थैलियम , ^[ 81 ] कैडमियम और पारा सबसे अधिक जहरीले हैं। भारी धातुएं (Tl, Cd, Hg, ...) और सेलेनियम भी अक्सर आम धातु सल्फाइड ( पाइराइट (FeS2 ₎ , जिंक ब्लेंड (ZnS) , गैलेना (PbS), ...) में ट्रेस तत्वों के रूप में पाए जाते हैं, जो अधिकांश कच्चे माल में द्वितीयक खनिजों के रूप में मौजूद होते हैं। इन उत्सर्जनों को सीमित करने के लिए कई देशों में पर्यावरणीय नियम मौजूद हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में 2011 तक, सीमेंट भट्टों को " खतरनाक-अपशिष्ट भस्मकों की तुलना में कानूनी रूप से हवा में अधिक विषाक्त पदार्थों को पंप करने की अनुमति है।" ^[ 82 ]

क्लिंकर में मौजूद भारी धातुएँ

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क्लिंकर में भारी धातुओं की उपस्थिति प्राकृतिक कच्चे माल और पुनर्चक्रित उपोत्पादों या वैकल्पिक ईंधन के उपयोग दोनों से उत्पन्न होती है । सीमेंट के छिद्रयुक्त जल में विद्यमान उच्च pH (12.5 < pH < 13.5) कई भारी धातुओं की घुलनशीलता को कम करके और सीमेंट के खनिज चरणों पर उनके अवशोषण को बढ़ाकर उनकी गतिशीलता को सीमित करता है। निकल , जस्ता और सीसा सामान्यतः सीमेंट में नगण्य सांद्रता में पाए जाते हैं। क्रोमियम कच्चे माल से प्राकृतिक अशुद्धता के रूप में या क्लिंकर को पीसते समय बॉल मिलों में प्रयुक्त कठोर क्रोमियम स्टील मिश्रधातुओं के घर्षण से द्वितीयक संदूषण के रूप में सीधे उत्पन्न हो सकता है। चूंकि क्रोमेट (CrO42− _{) विषैला होता है और अल्प सांद्रता पर} ^भी त्वचा में गंभीर एलर्जी पैदा कर सकता है , इसे कभी-कभी फेरस सल्फेट (FeSO4 ₎ मिलाकर त्रिसंयोजक Cr(III) में कम किया जाता है।

वैकल्पिक ईंधन और उप-उत्पाद सामग्री का उपयोग

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एक सीमेंट संयंत्र उत्पादित क्लिंकर के प्रति टन में 3 से 6 गीगा जूल ईंधन की खपत करता है, जो कच्चे माल और प्रयुक्त प्रक्रिया पर निर्भर करता है। आजकल अधिकांश सीमेंट भट्टे प्राथमिक ईंधन के रूप में कोयला और पेट्रोलियम कोक का उपयोग करते हैं, और कुछ कम हद तक प्राकृतिक गैस और ईंधन तेल का भी। पुनर्प्राप्त करने योग्य कैलोरी मान वाले चयनित अपशिष्ट और उप-उत्पादों का उपयोग सीमेंट भट्टे में ईंधन के रूप में किया जा सकता है (जिसे सह-प्रसंस्करण कहा जाता है), और यह कोयले जैसे पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के एक हिस्से का स्थान ले सकता है, यदि वे सख्त विनिर्देशों को पूरा करते हैं। कैल्शियम, सिलिका, एल्यूमिना और लोहे जैसे उपयोगी खनिजों वाले चयनित अपशिष्ट और उप-उत्पादों का उपयोग भट्टे में कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है, और यह मिट्टी, शेल और चूना पत्थर जैसे कच्चे माल का स्थान ले सकते हैं। ^[ 83 ] स्क्रैप ऑटोमोबाइल और ट्रक टायर सीमेंट निर्माण में उपयोगी होते हैं क्योंकि उनका कैलोरी मान अधिक होता है और टायरों में लगा लोहा फीड स्टॉक के रूप में उपयोगी होता है। ^{[ 84 ] : पृष्ठ 27}

क्लिंकर का निर्माण कच्चे माल को भट्ठे के मुख्य बर्नर के अंदर 1,450°C के तापमान तक गर्म करके किया जाता है। लौ 1,800°C तक पहुँच जाती है। सामग्री 1,200°C पर 1,800°C पर 12-15 सेकंड के लिए या कभी-कभी 5-8 सेकंड के लिए (जिसे निवास समय भी कहा जाता है) रहती है। क्लिंकर भट्ठे की ये विशेषताएँ कई लाभ प्रदान करती हैं और ये कार्बनिक यौगिकों के पूर्ण विनाश, अम्लीय गैसों, सल्फर ऑक्साइड और हाइड्रोजन क्लोराइड के पूर्ण निराकरण को सुनिश्चित करती हैं। इसके अलावा, भारी धातु के अंश क्लिंकर संरचना में अंतर्निहित होते हैं और राख या अवशेष जैसे कोई उप-उत्पाद उत्पन्न नहीं होते हैं। ^[ 85 ]

यूरोपीय संघ का सीमेंट उद्योग पहले से ही ग्रे क्लिंकर बनाने की प्रक्रिया में तापीय ऊर्जा की आपूर्ति के लिए 40% से अधिक अपशिष्ट और बायोमास से प्राप्त ईंधन का उपयोग करता है। हालाँकि इस तथाकथित वैकल्पिक ईंधन (AF) का चुनाव आमतौर पर लागत-आधारित होता है, फिर भी अन्य कारक अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं। वैकल्पिक ईंधन का उपयोग समाज और कंपनी दोनों के लिए लाभकारी है: CO
2-उत्सर्जन जीवाश्म ईंधन की तुलना में कम है, अपशिष्ट का कुशल और टिकाऊ तरीके से सह-प्रसंस्करण किया जा सकता है और कुछ नई सामग्रियों की मांग को कम किया जा सकता है। फिर भी, यूरोपीय संघ (ईयू) के सदस्य देशों के बीच वैकल्पिक ईंधन के इस्तेमाल में भारी अंतर है। अगर और सदस्य देश वैकल्पिक ईंधन में अपनी हिस्सेदारी बढ़ाएँ, तो सामाजिक लाभ बेहतर हो सकते हैं। इकोफिस अध्ययन ^[ 86 ] ने 14 ईयू सदस्य देशों में वैकल्पिक ईंधन के आगे इस्तेमाल में आने वाली बाधाओं और अवसरों का आकलन किया। इकोफिस अध्ययन में पाया गया कि स्थानीय कारक सीमेंट उद्योग की तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता की तुलना में बाज़ार की क्षमता को कहीं अधिक हद तक बाधित करते हैं।

कम-फुटप्रिंट सीमेंट

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बढ़ती पर्यावरणीय चिंताओं और जीवाश्म ईंधन की बढ़ती लागत के परिणामस्वरूप, कई देशों में सीमेंट उत्पादन के लिए आवश्यक संसाधनों के साथ-साथ अपशिष्टों (धूल और निकास गैसों) में भी भारी कमी आई है। ^[ 87 ] रिड्यूस्ड-फुटप्रिंट सीमेंट एक सीमेंटयुक्त पदार्थ है जो पोर्टलैंड सीमेंट की कार्यात्मक प्रदर्शन क्षमताओं को पूरा करता है या उससे भी बेहतर है। विभिन्न तकनीकों का विकास किया जा रहा है। एक है जियो पॉलिमर  सीमेंट , जिसमें पुनर्चक्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है, जिससे कच्चे माल, पानी और ऊर्जा की खपत कम होती है। एक अन्य उपाय हानिकारक प्रदूषकों और ग्रीनहाउस गैसों, विशेष रूप से CO2, के उत्पादन और उत्सर्जन को कम करना या समाप्त करना है।
2. ^[ 88 ] पुराने सीमेंट को इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों में रिसाइकिल करना एक और तरीका है। ^[ 89 ] साथ ही, एडिनबर्ग विश्वविद्यालय की एक टीम ने स्पोरो सारसीना पेस्टुरी की माइक्रोबियल गतिविधि के आधार पर 'DUPE' प्रक्रिया विकसित की है , जो कैल्शियम कार्बोनेट को अवक्षेपित करने वाला एक जीवाणु है, जिसे रेत और मूत्र के साथ मिलाने पर , कंक्रीट की तुलना में 70% संपीड़न शक्ति वाले मोर्टार ब्लॉक का उत्पादन किया जा सकता है। ^[ 90 ] सीमेंट उत्पादन के लिए जलवायु-अनुकूल तरीकों का