水泥的水化过程详解

水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆,同时产生水化,随着水化反应的进行,逐渐失去流动能力到达“初凝”.待完全失去可塑性,开始产生结构强度时,即为“终凝”.随着水化,凝结的继续,浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石,即为硬化.可见,水化是水泥产生凝结硬化的前提,而凝结硬化则是水泥水化的结果.
水泥与水拌合后,其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应,各组分开始溶解,形成水化物,放出一定热量,固相体积逐渐增加.
水泥是多矿物的集合体,各矿物的水化会互相影响.熟料单矿物的水化反应式如下：
C3S+H→C-S-H+CH
C2S+H→C-S-H+CH
C3A +H→C3AH6(水化铝酸三钙）
C4AF+H→C3AH6+CFH（水化铁酸一钙）
在四种熟料矿物中,C3A水化速率最快,C3S和C4AF水化也很快,而C2S最慢.
铝酸三钙或硅酸二钙水化生成水化硅酸钙（C-S-H）和氢氧化钙（CH）.C-S-H不溶于水,并立即以胶体微粒析出,逐渐凝聚成为C-S-H凝胶.CH在溶液中的浓度很快达到过饱和,呈六方板状晶体析出.水化铝酸钙为立方晶体,在氢氧化钙饱和溶液中,其一部分还能与氢氧化钙进一步反应,生成六方晶体的水化铝酸四钙.因水泥中渗有少量石膏,故生成的水化铝酸钙会与石膏反应,生成高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）针状晶体,其矿物名称为钙矾石,简称AFt.当石膏完全消耗后,一部分将转变为单硫型水化硫铝酸钙晶体,简称AFm.通常,AFt在水泥加水后的24h内大量生产,随后逐渐转变成AFm.
综上所述,如果忽略一些次要的和少量的成分,则硅酸盐水泥与水作用后,生成的主要水化产物为：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶,氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体.在完全水化的水泥石中,水化硅酸钙约占70%,氢氧化钙约占20%,钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%.
硅酸盐水泥水化反应为放热反应,其放出的热量成为水化热.