水泥主要由石灰質(zhì)和粘土質(zhì)原料按約3:1的比例混合燒制而成，原料磨細(xì)后的生料粉入窯煅燒成為熟料，再加入適量石膏研磨成為水泥，即“兩磨一燒”工序。

制成的水泥是細(xì)度為3～30 μm的粉體，主要由4種礦物，即二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣4種化學(xué)成分構(gòu)成。

表1 水泥的礦物組成

是為改善水泥性質(zhì)，而在熟料磨細(xì)時(shí)加入的人工或天然礦物材料。其中，非活性混合材主要起填充作用，品種有石英砂、石灰石、粘土等；活性混合材可生成水化產(chǎn)物，對(duì)水泥起到增強(qiáng)、增密、耐腐蝕等作用，品種有礦渣、粉煤灰、火山灰等（由于這些材料的質(zhì)量、細(xì)度都遜于混凝土摻合料，所以作用也較弱）。

活性混合材的主要成分是二氧化硅和三氧化二鋁，它們可與氫氧化鈣反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣（3CaO·2SiO2·3H2O）和水化鋁酸鈣（3CaO·Al2O3·6H2O），以上反應(yīng)被稱為火山灰反應(yīng)，因?yàn)檫@些反應(yīng)都發(fā)生在水泥水化之后，也稱二次反應(yīng)。

另外，石膏可與新生成的水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石，其具有強(qiáng)度（反應(yīng)發(fā)生在水泥硬化之前，所以對(duì)水泥的強(qiáng)度有益）。

活性混合材本身不具有膠凝性，只有在氫氧化鈣和石膏存在時(shí)，才會(huì)生成膠凝產(chǎn)物，并具有強(qiáng)度。因此，氫氧化鈣和石膏也叫做活性混合材的激發(fā)劑。

除4種主要礦物外，水泥中還含有少量有害物質(zhì)，即能對(duì)水泥硬化產(chǎn)物（水泥石）、水泥結(jié)構(gòu)物中的骨料、鋼材造成破壞的物質(zhì)：游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）、三氧化硫（SO3）、堿（包含K2O、Na2O，統(tǒng)一記為R2O）及氯離子，國(guó)標(biāo)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有害物質(zhì)的含量都有明確規(guī)定。

游離氧化鈣和游離氧化鎂在熟料煅燒過(guò)程中，結(jié)構(gòu)變得極其致密，所以在水泥硬化后才會(huì)緩慢水化，水化時(shí)體積膨脹，不均勻的膨脹會(huì)引起水泥石開裂。石膏摻量過(guò)高，沒能在水泥硬化前耗盡，余下的三氧化硫繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成的鈣礬石體積膨脹很多，從而引起水泥石脹裂。以上都是水泥體積安定性不良的原因，即在水泥硬化后，內(nèi)部產(chǎn)生不均勻膨脹而造成的水泥石開裂。安定性不良的水泥，不得使用。

游離氧化鈣引起的安定性不良可用沸煮法檢驗(yàn)，游離氧化鎂引起的可用壓蒸法檢驗(yàn)，石膏引起的需長(zhǎng)時(shí)間在溫水中浸泡才能發(fā)現(xiàn)。

堿含量超標(biāo)，則可能與骨料發(fā)生堿-骨料反應(yīng)。需要在濕度足夠時(shí)，骨料中又含有堿活性礦物，發(fā)生反應(yīng)后的產(chǎn)物可吸水膨脹，導(dǎo)致水泥石與骨料的粘結(jié)破裂，最終結(jié)構(gòu)物開裂。

氯離子會(huì)腐蝕結(jié)構(gòu)物中的鋼材，即鋼筋銹蝕。氧氣和水分充足時(shí)，銹蝕作用即會(huì)發(fā)生，鐵銹的體積要比原來(lái)增大很多，從而使鋼材與水泥石剝離，致使結(jié)構(gòu)物破壞。

水泥顆粒與水接觸后，即開始水化反應(yīng)（溫度低于-10 ℃，反應(yīng)終止）。反應(yīng)從顆粒的表面逐層進(jìn)行，水化產(chǎn)物主要為：水化硅酸鈣凝膠（在水化產(chǎn)物中占比50%以上）、水化鐵酸鈣凝膠（CaO·Fe2O3·H2O）、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和鈣礬石。

水泥結(jié)構(gòu)物在使用過(guò)程中，會(huì)受到外界侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，從而降低使用年限甚至完全破壞。侵蝕過(guò)程往往是物理和化學(xué)作用交互發(fā)生，幾種腐蝕同時(shí)出現(xiàn)。在此，著重介紹化學(xué)腐蝕對(duì)水泥石的破壞原理，主要包括4種。

硬化后的水泥石并不完全密實(shí)，還存在很多拌合水消耗后（水化和蒸發(fā)）留下的毛細(xì)孔道，以及攪拌進(jìn)入空氣留下的氣孔。侵蝕性介質(zhì)就是隨著外界水分從孔道滲入水泥石中的，它們可與氫氧化鈣和水化鋁酸鈣反應(yīng)，從而對(duì)水泥石起到破壞作用。

海水和鹽漬土中含有硫酸鹽，主要有硫酸鈣、硫酸鎂和硫酸鈉，它們可與氫氧化鈣反應(yīng)生成石膏。石膏本身具有膨脹性，且可與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成膨脹性更大的鈣礬石，其體積可膨脹到原來(lái)的1.5倍，對(duì)水泥石具有嚴(yán)重破壞作用。因鈣礬石呈針狀結(jié)晶形態(tài)，故也被稱為“水泥桿菌”。

④ 添加礦物摻合料，使用混凝土外加劑等。