Spoiwami o dużej aktywności własnej są wapna, magnezgipsy, cementy i wielkopiecowe żużle zasadowe, czyli żużłe bogate w wapno. Wszystkie spoi­wa po wypaleniu i mechanicznym rozdrobnieniu reagują z wodą. Wapno (tlenek wapniowy CaO) i magnez (tlenek magnezowy AlgO) występują w przyrodzie wyłącznie jako węglany CaC03 lub MgC03. W pro­cesie wypalania zostaje wydalony dwutlenek węgla C02, którego miejsce łatwo, choć tylko przejściowo, zajmuje woda H20, tworząc wodorotlenek wa­pniowy CaO • H20 = Ca(OH)2. Tężenie jednak następuje dopiero w miarę wypierania H20 przez C02 z powietrza, które jest wyłącznym czynnikiem powodującym skamienienie. Stąd wapno i magnez są spoiwami powie­trznymi i nie mogą tężeć pod wodą, a nawet — bez dostępu powietrza. Kamienienie ich we wnętrzu tworzywa następuje niezwykle powoli. Ponieważ woda łatwo rozpuszcza wodziany wapniowe i magnezowe, są one nie­trwałe w wodzie, póki nie przejdą całkowicie z powrotem w trwały węglan. Niektóre spoiwa magnezowe są jednak hydrauliczne i wodotrwałe. Gips jest jednym z nielicznych spotykanych w przyrodzie minerałów7 za­wierających związaną wodę. Występuje jako gips dwuwodny CaSO, • 2H2Of wiele rzadziej jako anhydryt, czyli gips bezwodny CaS04. W procesie wy­palania wydala się związaną wodę (częściowo lub całkowicie). Przy tę;:eniu woda zostaje ponownie związana i jest wyłącznym czynnikiem powodują­cym skamienienie. W tym sensie gipsy są spoiwami hydraulicznymi2). Po skamienieniu nie ulegają one dalszej przebudowie chemicznej, ale więk­szość odmian sztucznego kamienia gipsowego jest nietrwała w wodzie stąd gipsy zaliczane są często do spoiw powietrznych. Cementy (a raczej klinkiery cementowe) i żużle wielkopiecowe są wypalonymi mieszankami skał lub ogólniej produktów mineralnych za­wierających sporo węglanu wapniowego CaC03 lub wapna CaO. W procesie wypalania, posuniętego zresztą zawsze aż do spiekania, a niekiedy nawet do stopienia surowców, zostaje wydalony dwutlenek węgla, a ponadto tworzą się związki (sole) łatwo reagujące z wodą. Przy tężeniu powstają wodziany, czyli minerały zawierające związaną wodę, która jest głównym czynnikiem powodującym kamienienie. Stąd cementy i żużle są spoiwami hydraulicz­nymi. Po skamienieniu ulegają one dalszym chemicznym przemianom, po­legającym przy prawidłowym rozwoju tężenia na wzmocnieniu ścisłości i trwa­łości. Praktycznie spoiwa te są całkowicie trwałe w wodzie, jeżeli nie zachodzi przypadek korozyjnego działania wód agresywnych. Pokrewne z cementami są wapna hydrauliczne, tj. takie, które zawierają obok tlenków wapnia i magnezu znaczniejsze domieszki innych minerałów aktywnych. Część spoiwa tężeje wtedy powietrznie, część hydrau­licznie. Uważamy je umownie za hydrauliczne i wodotrwałe, jeśli po 7 dniach mogą być zalane wodą bez uszczerbku dla tężenia. celu przede wszystkim usunięcie z surowców wilgoci, chemicznie związanej wody i dwutlenku węgla, co następuje w temperaturze do ok. 800-1-900 °C. Prócz tego w spoiwach złożonych ulegają zmianie podczas wypalania wystę­pujące w nich związki chemiczne. Spoiwa są wypalane do temperatury spiekania, a nawet topnienia, czyli z grubsza do 1100 a nawet 1500 °C. Przy spiekaniu ziarenka zmielonego su­rowca topią się tylko na powierzchni, w środku zaś tylko miękną i przybie­rają konsystencję ciasta. Przy topnieniu ziarenka przechodzą całkowicie w stan płynny. Ponieważ sam surowiec składa się z ziarn różnej wielkości, możliwy jest taki stan, przy którym większe ziarna będą spieczone lub stopione tylko na powierzchni. Zatem między początkowym spiekaniem i całkowitym stopie­niem istnieje szereg stanów pośrednich. Zazwyczaj dla każdego spoiwa istnieje pewien określony stan wypalania, przy którym aktywność chemiczna spoiwa jest największa. Jedne spoiwa wymagają całkowitego stopienia surowca, dla innych zbyt dokładne stopienie jest wręcz szkodliwe. Topnienie poszczególnych czystych składników następuje w wysokich temperaturach 1800-t-2800 °C (p. 2.3.1). Mieszaniny składników lub ich związki mają temperatury topnienia niższe niż każdy poszczególny składnik i to tym niższe, im więcej zawierają składników w określonej proporcji. Właściwy dobór mieszanki pozwala więc obniżyć zużycie paliwa i to niekiedy znacznie. Z drugiej strony właśnie wzgląd na ekonomiczny i techniczny aspekt wypalania utrudnia możność takiego doboru składu surowców, który dla jakości produktu byłby najko­rzystniejszy. Wypalanie jednak w wyjątkowych tylko przypadkach dopro­wadzane jest do całkowitego stopienia surowca. Regułą jest jego częściowe spiekanie, tzn. takie wypalanie, przy którym część składników pozostaje nie-stopiona. W trakcie wypalania i w miarę wzrostu temperatury te same składniki tworzą coraz to inne związki. Przy ochłodzeniu reakcje przebiegają w od­wrotnym kierunku, ale tylko w pewnych granicach. Ważniejsze jest nato­miast to, że przy nagłym ochłodzeniu spieczona i stopiona część masy przyj­muje strukturę szklistą, bezpostaciową, podczas gdy przy wolnym chłodzeniu tworzą się duże prawidłowe kryształy. Produkt wypalania, czyli klinkier, otrzymany w postaci cegieł, brył lub żwiru, nie jest jeszcze spoiwem, gdyż jest zbyt gruboziarnisty i w większości przypadków na powierzchni zeszklony, co utrudnia reakcję chemiczną z wodą. Klinkier jest rozdrabniany na proszek lub mączkę, prawie zawsze z dodatkiem innych składników mniej lub bar­dziej aktywnych i dopiero w tej postaci staje się spoiwem budowlanym. Surowiec brylasty wypalany jest zawsze w stanie suchym, surowiec roz­drobniony — w postaci suchej lub wilgotnej mączki, wilgotnych brykietów lub granulek (zlepków z mączki), bądź wreszcie mokrego szlamu. Zależy to od właściwości surowców (ich jednorodności, wilgotności naturalnej, plastycz­ności) i od typu pieca. Mówimy o wytwarzaniu spoiwa (klinkieru cemento­wego) metodą suchą (materiał suchy lub wilgotny) lub mokrą (szlam). Po okresie znacznej przewagi stosowania metody mokrej zaznacza się znowu pewien nawrót do metody suchej, jako oszczędniejszej, aczkolwiek sucha me­toda daje klinkier cięższy i twardszy, więc trudniejszy do zmielenia. Metoda mokra daje możliwość lepszej homogenizacji chemicznej w łatwym procesie rozszlamowania, a zatem daje również technicznie lepszy klinkier; naturalnie wymaga ona więcej paliwa dla usunięcia wody. Chłodzenie może być powolne, szybkie i nagłe. Powolne chłodzenie nastę­puje w samym piecu, kiedy wsad przechodzi stopniowo ze strefy gorętszej do chłodniejszej. Szybkie chłodzenie również może odbywać się w piecu, kiedy wsad ze strefy rozżarzonej wchodzi nagle w strefę znacznie chłodniejszą lub wpada do specjalnej chłodnicy. Nagłe chłodzenie przeprowadza się przez wdmuchiwanie zimnego powietrza na rozżarzony klinkier względnie na spust stopionego wsadu lub też wręcz przez zalewanie ich wodą. Przy nagłym ochłodzeniu następuje granulacja, czyli rozpad produktu wypalania na drobne granulki o strukturze szklistej. Nagłemu ochłodzeniu poddawane są stopy cementów glinowych oraz żużle wielkopiecowe.