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當水泥與適量的水調和時，開始形成的是一種可塑性的漿體，具有可加工性。隨著時間的推移，漿體逐漸失去了可塑性，變成不能流動的緊密的狀態(tài)，此后漿體的強度逐漸增加，直到最后能變成具有相當強度的石狀固體。如果原先還摻有集合料如砂、石子等，水泥就會把它們膠結在一起，變成堅固的整體，即我們常說的混凝土。這整個過程我們把它叫做水泥的凝結和硬化。從物理、化學觀點來看，凝結和硬化是連續(xù)進行的、不可截然分開的一個過程，凝結是硬化的基礎，硬化是凝結的繼續(xù)。但是在施工中為了保證施工質量，要求在水泥漿體失去其可塑性以前必須結束施工，因此人們根據(jù)需要以及水泥漿體的這個特性，人為地將這整個過程劃分為凝結和硬化兩個過程。凝結是指水泥漿體從可塑性變成非可塑性，并有很低的強度的過程；硬化是指漿體強度逐漸提高能抵抗外來作用力的過程。此外，對凝結過程還人為地進一步劃分為初凝和終凝，用加水后開始計算的時間來表示。例如，國家標準規(guī)定：普通硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。使用時施工澆灌過程的時間，必須早于45min；到終凝后，才能脫去模板開始下一個周期生產(chǎn)。
水泥的凝結和硬化，是一個復雜的物理—化學過程，其根本原因在于構成水泥熟料的礦物成分本身的特性。水泥熟料礦物遇水后會發(fā)生水解或水化反應而變成水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯(lián)結形成水泥石的結構，導致產(chǎn)生強度。
普通硅酸鹽水泥熟料主要是由硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（β-2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）和鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四種礦物組成的，它們的相對含量大致為：硅酸三鈣37～60%，硅酸二鈣15～37%，鋁酸三鈣7～15%，鐵鋁酸四鈣10～18%。這四種礦物遇水后均能起水化反應，但由于它們本身礦物結構上的差異以及相應水化產(chǎn)物性質的不同，各礦物的水化速率和強度，也有很大的差異。按水化速率可排列成：鋁酸三鈣>鐵鋁酸四鈣>硅酸三鈣>硅酸二鈣。按最終強度可排列成：硅酸二鈣>硅酸三鈣>鐵鋁酸四鈣>鋁酸三鈣。而水泥的凝結時間，早期強度主要取決于鋁酸三鈣和硅酸三鈣?，F(xiàn)分別簡述它們的水化反應。
首先，介紹鋁酸三鈣。它的水化反應可用下式表達。
上述鋁酸三鈣的水化反應如果進行得很快，會導致水泥的凝結過快而無法使用，因此，一般在粉磨水泥時都摻有適量的二水石膏作為緩凝劑，摻石膏后鋁酸三鈣的水化反應如下式所示。
由于這個反應就不會引起快凝。當水泥中的石膏完全作用完后，還有多余3CaO·Al2O3時將發(fā)生下列反應。
如果還有過量3CaO·Al2O3時，就會生成4CaO·Al2O3·13H2O。在正常緩凝的硅酸鹽水泥中，石膏摻入量能保證在漿體結硬以前，不會發(fā)生后兩個反應。
其次，談一下硅酸三鈣。它的水化反應可表示如下：
由于CaO0.8～1.5SiO2·H2O0.25與天然的托勃莫來石很相似，因而稱它為托勃莫來石，通常用CSH(B)來表示。
鐵鋁酸四鈣水化反應和鋁酸三鈣相似，而硅酸二鈣水化反應和硅酸三鈣相似。
