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水泥的发现是一个逐步演进的过程，最终由英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁在1824年发明并取得了波特兰水泥的专利权。以下是水泥发现过程的详细解释：
1. 古代胶凝材料的使用：
在古代，人们使用各种胶凝材料进行建筑，如古埃及人用尼罗河的泥浆砌筑未经煅烧的土砖，并掺入沙子和草料以增加强度和减少收缩。
古埃及人后来开始采用煅烧石膏作建筑胶凝材料，而古希腊人则是煅烧石灰石制得石灰，用作建筑胶凝材料。
罗马人进一步改进了石灰砂浆，掺入沙子甚至火山灰，制作出更坚固的建筑材料。
2. 近代水泥的理论基础：
1756年，英国工程师J.斯米顿在研究石灰在水中硬化的特性时，发现要获得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制，这一发现为近代水泥的研制奠定了理论基础。
3. 水泥的发明与专利：
1824年，英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁（Joseph Aspdin）用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥，并获得了波特兰水泥的专利权。
他发现把矿渣、黏土和石灰按照一定比例混合煅烧，再经过加水就能够硬化，从而发明了水泥。
4. 水泥的成分与硬化原理：
水泥的主要成分是硅酸盐，如硅酸二钙和硅酸三钙，它们与水反应后会形成水化硅酸钙和氢氧化钙，这两种物质是水泥能够变硬的关键。
氢键和分子之间拥有强大的作用力，使得水化硅酸钙和氢氧化钙紧密结合，形成高强度的固化材料。
水泥的发现是经历了从古代胶凝材料的使用到近代水泥的理论基础，再到约瑟夫·阿斯谱丁的发明与专利的逐步演进过程。