水泥必須與水發(fā)生水化反應(yīng)才能產(chǎn)生強(qiáng)度。如果水少了，水化反應(yīng)無(wú)法充分進(jìn)行，水泥石中會(huì)有大量沒(méi)有水化或水化不充分的礦物顆粒，影響強(qiáng)度。但如果水多了，對(duì)水泥石的強(qiáng)度和耐久性都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，拌合物中最初被水占據(jù)的空間逐步會(huì)被水化生成物填充。但如果用水量超過(guò)水泥用量的35%（重量比）（水灰比為35%）時(shí)，水化生成物就不能將拌合水所占據(jù)的空間全部填充，而會(huì)留下一些孔隙。
如圖1所示，這兩個(gè)試件中的水泥用量完全相同，但水灰比不同。當(dāng)將可蒸發(fā)的水全部蒸發(fā)后，兩個(gè)試件的重量完全相同。從圖中可見(jiàn)，盡管兩個(gè)試件的重量相同，但體積相差很大。原因就是在水化過(guò)程中相同重量的水泥結(jié)合的水量是相同的，因此水灰比越大，剩余水就越多，這些剩余水被蒸發(fā)掉之后，留下的孔隙就越多，試件的體積也就越大。
圖1
在水泥石中，水基本上是以自由水和結(jié)合水的形式存在。自由水是指那些沒(méi)有參與水化反應(yīng)的拌合水。結(jié)合水是指與水泥基材料發(fā)生水化反應(yīng)而成為固體水化物一部分的化學(xué)結(jié)合水和那些被吸附在固體顆粒表面的物理吸附水?；瘜W(xué)結(jié)合水和物理吸附水是很難被明確區(qū)分開(kāi)的，因此有科學(xué)家用“可蒸發(fā)水”和“不可蒸發(fā)水”來(lái)區(qū)分水泥石中的水。
“可蒸發(fā)水”是指將水泥石加熱到105攝氏度時(shí)，能夠從中蒸發(fā)出來(lái)的水。“不可蒸發(fā)水”是指在這個(gè)溫度下仍然存留在水泥石中的水。其實(shí)，一部分結(jié)合水在這樣的溫度下也是可能被蒸發(fā)出來(lái)的。因此，“可蒸發(fā)水”既包括全部的自由水，也包括部分結(jié)合水。換句話(huà)說(shuō)，“不可蒸發(fā)水”都是結(jié)合水，而結(jié)合水不一定都是“不可蒸發(fā)水”。
普通硅酸鹽水泥材料中不同組分充分完成水化反應(yīng)后，其生成物中“不可蒸發(fā)水”的含量是不同的?；蛘哒f(shuō)，不同組分進(jìn)行充分水化反應(yīng)的需水量是不同的。詳見(jiàn)表1：
表1：普通硅酸鹽水泥中不同組分充分水化反應(yīng)所需“不可蒸發(fā)水”量一覽表
水化的組分
水化生成物中“不可蒸發(fā)水”含量
（水/水泥組分）（克）
硅酸三鈣（C3S）
0.24
硅酸二鈣（C2S）
0.21
鋁酸三鈣（C3A）
0.40
鐵鋁酸四鈣（C4AF）
0.37
游離氧化鈣（CaO）
0.33
從表1中可以看出，普通硅酸鹽水泥組分中，鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣充分完成水化反應(yīng)需水量最大，水灰比接近40%。考慮到普通硅酸鹽水泥中的硅酸三鈣和硅酸二鈣的含量占到絕大部分，因此充分完成水化反應(yīng)所需的水灰比要遠(yuǎn)小于40%，一般僅為22%--25%。
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