Существуют две классические теории твердения и роста прочности цемента1. Так, Ле Шателье в 1882 г. открыл, что продукты гидратации цемента имеют меньшую растворимость, чем исходные компоненты, вследствие чего гидраты выделяются из пересыщенного раствора. Выделившиеся из раствора гидраты представляют собой переплетенные удлиненные кристаллы с высокими адгезионными и когезионными свойствами.

Гель является пористым веществом, поскольку он может содержать большое количество испаряющейся воды, а поры геля соединяют внутренние пространства между гелевыми частицами. Поры геля намного меньше капиллярных, их размер 15—20Ав диаметре, лишь на один порядок больше размера молекул воды.

Ложным схватыванием называют ненормальное преждевременное загустевание цемента в течение нескольких минут после его перемешивания с водой. Ложное схватывание отличается от мгновенного схватывания тем, что при нем выделяется незначительное количество тепла. Повторное перемешивание цементного теста без добавки воды восстанавливает и поддерживает пластичность цементного теста до тех пор, пока оно не схватится обычным способом и без потери прочности.

Термином «схватывание» характеризуют процесс загустевания цементного теста. Хотя во время схватывания тесто приобретает некоторую прочность, для практических целей целесообразно отличать схватывание от твердения, которое приводит к росту прочности схватившегося цементного теста.

Прочность бетона обычно считается его основным свойством, хотя во многих случаях на практике другие характеристики, такие, как долговечность и непроницаемость, фактически могут быть более важными.

Многие механические свойства цементного камня и бетона зависят не столько от химического состава гидратированного цемента, сколько ют физической структуры продуктов гидратации. Поэтому необходимо иметь правильное представление о физических свойствах цементного геля.Свежеприготовленное цементное тесто представляет собой пластичную структуру из частиц цемента в воде, но как только тесто схватилось, его кажущийся или общий кбщм остается примерно постоянным.

Сырьевыми материалами для получения портландцемента являются главным образом карбонатные горные породы, такие как известняк или мел, а также глинозем и кремнезем в виде глины или глинистого сланца. Возможно использование мергелей, состоящих из природной смеси карбонатных и глинистых пород.

В предшествующих разделах было показано, что тепловыделение цемента является аддитивной функцией его минералогического состава. По-видимому, различные гидраты сохраняют свою идентичность в цементном геле, который можно рассматривать как дисперсную физическую смесь, состоящую из сополимеров гидратов. Дальнейшие подтверждения этого были получены на основе измерения удельной поверхности гидратированных цементов, содержащих различные количества C3S и C2S.

Свойства бетона исследуют главным образом с целью проектирования состава бетона, поэтому в этой главе будут рассмотрены различные свойства бетона.

На любой стадии гидратации капиллярные поры представляют собой часть общего объема, которая не была заполнена продуктами гидратации.

Применение вяжущих веществ имеет давнюю историю. Древние египтяне использовали обожженный природный гипсовый камень. Греки и римляне начали с применения обожженного известняка, позже научились к извести и воде добавлять песок, дробленый камень или кирпич и битые черепки. Это был первый в истории человечества бетон.