水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。水泥凝结过程较短，一般几小时即可完成；硬化过程则是一个长期过程，在一定温度和湿度下，可持续几年。

1.硅酸盐水泥的水化

水泥加水后，其熟料矿物很快与水发生化学反应，生成一系列新的化合物，并放出一定的热量。其反应式如下:

为调节水泥的凝结时间，水泥中掺适量石膏，铝酸三钙和石膏反应生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)。其反应式如下:

形成的高硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O，代号AFt，称为钙矾石)为难溶于水的物质。当石膏消耗完，部分高硫型水化硫铝酸钙会逐渐转化为低硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O，代号AFm)，延长了水化产物的析出时间，从而延长了水泥的凝结时间。

硅酸盐水泥水化后的主要水化产物为水化硅酸钙(3CaO·2SiO2·3H2O，简写为C3S2H3或C—S—H)、水化铁酸钙(CaO·Fe2O3·H2O，简写为CFH)、水化铝酸钙(3CaO·Al2O3·6H2O，简写为C3AH6)、水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O，简写为C3AS3H31)和氢氧化钙[Ca(OH)2]。

2.硅酸盐水泥的凝结、硬化过程

水泥加水后，水化反应首先在水泥颗粒表面进行，水化产物立即溶于水中。接着，水泥颗粒又暴露出一层新的表面，继续与水反应。该过程不断进行，水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液。

当溶液达到饱和后，水泥继续水化生成的产物就不再溶解，许多细小分散状态的颗粒析出，形成凝胶体。随着水化作用继续进行，新生胶粒不断增多，游离水分不断减少，使凝胶体逐渐变稠，水泥浆逐渐失去塑性，即出现凝结现象。

此后，凝胶体中的氢氧化钙和水化铝酸钙逐渐转变为结晶，并贯穿于凝胶体中，紧密结合起来，形成具有一定强度的水泥石。随着硬化时间(龄期)的延续，水泥颗粒内部未水化部分将继续水化，晶体逐渐增多，凝胶体逐渐密实，水泥石的粘结力和强度也越来越高。(www.daowen.com)

水泥净浆的硬化体，称为水泥石。它是由晶体、胶体、未完全水化的水泥颗粒、游离水分和气孔等组成的不均质结构体。而在硬化过程中的各不同龄期，水泥石中晶体、胶体、未完全水化的颗粒等所占的比率，会直接影响水泥石的强度及其他性质。

3.影响硅酸盐水泥凝结、硬化的主要因素

(1)熟料矿物组成。由于各种矿物的组成比例不同、性质不同，对水泥性质的影响也不同。如硅酸钙占熟料的比例最大，它是水泥的主导矿物，其比例决定了水泥的基本性质；C3A的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素，加入石膏可延缓水泥凝结，但石膏掺量不能过多，否则会引起安定性不良；当C3S和C3A含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。熟料矿物对水泥性质的影响是各种矿物的综合作用，不是简单叠加，其组成比例是影响水泥性质的根本因素，调整比例结构可以改善水泥性质和产品结构。

(2)水泥细度。水泥的细度并不改变其根本性质，但却直接影响水泥的水化速率、凝结硬化、强度、干缩和水化放热等性质。由于水泥的水化是从颗粒表面逐步向内部发展的，颗粒越细小，其表面积越大，与水的接触面积就越大，水化作用就越迅速越充分，凝结硬化速率越快，早期强度越高。但水泥颗粒过细时，在磨细时消耗的能量和成本会显著提高且水泥易与空气中的水分和二氧化碳反应，使之不易久存；另外，过细的水泥，达到相同稠度时的用水量增加，硬化时会产生较大的体积收缩，同时水分蒸发产生较多的孔隙，会使水泥石强度下降。因此，水泥的细度要控制在一个合理的范围内。

(3)拌合用水量。通常水泥水化时的理论需水量是水泥质量的23%左右，但为了使水泥浆体具有一定的流动性和可塑性，实际的加水量远高于理论需水量，如配制混凝土时的水胶比(水与水泥重量之比)一般为0.4~0.7。不参加水化的“多余”水分，使水泥颗粒间距增大，会延缓水泥浆的凝结时间，并在硬化的水泥石中蒸发形成毛细孔。拌合用水量越多，水泥石中的毛细孔越多，孔隙率就越高，水泥的强度越低，硬化收缩越大，抗渗性、抗侵蚀性能就越差。

(4)养护湿度、温度。硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，水化反应是水泥凝结硬化的前提。因此，水泥加水拌和后，必须保持湿润状态，以保证水化进行和获得强度增长。若水分不足，水化会停止，同时导致较大的早期收缩，甚至使水泥石开裂。提高养护温度，可加速水化反应，提高水泥的早期强度，但后期强度可能会有所下降。原因是在较低温度(20℃以下)下虽水化硬化较慢，但生成的水化产物更加致密，可获得更高的后期强度。当温度低于0℃时，由于水结冰而使水泥水化硬化停止，将影响其结构强度。一般水泥石结构的硬化温度不得低于－5℃。硅酸盐水泥的水化硬化较快，早期强度高，若采用较高温度养护，反而还会因水化产物生长过快，损坏其早期结构，造成强度下降。因此，硅酸盐水泥不宜采用蒸汽养护等湿热方法养护。

(5)养护龄期。水泥的水化硬化是一个长期不断进行的过程。随着养护龄期的延长，水化产物不断积累，水泥石结构趋于致密，强度不断增长。由于熟料矿物中对强度起主导作用的C3S早期强度发展快，因此硅酸盐水泥强度在3~14d内增长较快，28d后增长变慢。

(6)储存条件。水泥应该储存在干燥的环境里。如果水泥受潮，其部分颗粒会因水化而结块，从而失去胶结能力，强度严重降低。即使是在良好的干燥条件下，也不宜储存过久。因为水泥会吸收空气中的水分和二氧化碳，发生缓慢的水化和碳化现象，使强度下降。通常，储存3个月的水泥，强度下降10%~20%；储存6个月的水泥，强度下降15%~30%；储存1年后，强度下降25%~40%，因此水泥的储存期一般规定不超过3个月。