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水泥必须与水发生水化反应才能产生强度。如果水少了，水化反应无法充分进行，水泥石中会有大量没有水化或水化不充分的矿物颗粒，影响强度。但如果水多了，对水泥石的强度和耐久性都会产生负面影响。随着水化反应的进行，拌合物中最初被水占据的空间逐步会被水化生成物填充。但如果用水量超过水泥用量的35%（重量比）（水灰比为35%）时，水化生成物就不能将拌合水所占据的空间全部填充，而会留下一些孔隙。 如图1所示，这两个试件中的水泥用量完全相同，但水灰比不同。当将可蒸发的水全部蒸发后，两个试件的重量完全相同。从图中可见，尽管两个试件的重量相同，但体积相差很大。原因就是在水化过程中相同重量的水泥结合的水量是相同的，因此水灰比越大，剩余水就越多，这些剩余水被蒸发掉之后，留下的孔隙就越多，试件的体积也就越大。 图1 在水泥石中，水基本上是以自由水和结合水的形式存在。自由水是指那些没有参与水化反应的拌合水。结合水是指与水泥基材料发生水化反应而成为固体水化物一部分的化学结合水和那些被吸附在固体颗粒表面的物理吸附水。化学结合水和物理吸附水是很难被明确区分开的，因此有科学家用“可蒸发水”和“不可蒸发水”来区分水泥石中的水。 “可蒸发水”是指将水泥石加热到105摄氏度时，能够从中蒸发出来的水。“不可蒸发水”是指在这个温度下仍然存留在水泥石中的水。其实，一部分结合水在这样的温度下也是可能被蒸发出来的。因此，“可蒸发水”既包括全部的自由水，也包括部分结合水。换句话说，“不可蒸发水”都是结合水，而结合水不一定都是“不可蒸发水”。 普通硅酸盐水泥材料中不同组分充分完成水化反应后，其生成物中“不可蒸发水”的含量是不同的。或者说，不同组分进行充分水化反应的需水量是不同的。详见表1： 表1：普通硅酸盐水泥中不同组分充分水化反应所需“不可蒸发水”量一览表
从表1中可以看出，普通硅酸盐水泥组分中，铝酸三钙和铁铝酸四钙充分完成水化反应需水量最大，水灰比接近40%。考虑到普通硅酸盐水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙的含量占到绝大部分，因此充分完成水化反应所需的水灰比要远小于40%，一般仅为22%--25%。 |
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