Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги тошкент архитектура қурилиш институти

Fig. 1.8. Simplified model of paste structure. 
1.22 
Solid dots represent gel particles; interstitial 
spaces are gel pores; spaces such as 
those marked C are capillary pores. Size of 
gel pores is exaggerated 
Because most of the products of hydration are 
colloidal (the ratio of calcium silicate hydrates to 
Ca(OH)2 being 7 : 2 by mass
1.60
) during hydration 
the surface area of the solid phase increases 
enormously, and a large amount of free water 
becomes adsorbed on this surface. If no water 
movement to or from the cement paste is permitted, 
the reactions of hydration use up the water 
until too little is left to saturate the solid surfaces, 
and the relative humidity within the paste 
decreases. This is known as 
self-desiccation
. Because 
gel can form only in water-filled space, 
self-desiccation leads to a lower hydration compared 
with a moist-cured paste. However, in selfdesiccated 
pastes with water/cement ratios in excess 
of 0.5, the amount of mixing water is sufficient 
for hydration to proceed at the same rate as 
when moist-cured. 
Volume of products of hydration 
The gross space available for the products of hydration 
consists of the absolute volume of the dry 
cement together with the volume of water added 
to the mix. The small loss of water due to bleeding 
and the contraction of the paste while still 
plastic will be ignored at this stage. The water 
bound chemically by C3S and C2S was shown to 

---

132 
be very approximately 24 and 21 per cent of the 
mass of the two silicates, respectively. The corresponding 
figures for C3A and C4AF are 40 and 
37 per cent, respectively. The latter value is calculated 
on the assumption that the final reaction 
of hydration of C4AF is, in approximate terms, 
C4AF + 2Ca(OH)2 + 10H → C3AH6 + 
C3FH6. 
As mentioned earlier, these figures are not accurate 
because our knowledge of stoichiometry 
of the products of hydration of cement is inadequate 
to state the amounts of water combined 
chemically. It is preferable, therefore, to consider 
non-evaporable water as determined by a given 
method (see p. 
36
). This water, determined under 
specified conditions,
1.48 
is taken as 23 per cent of 
the mass of anhydrous cement (although in Type 
II cement the value may be as low as 18 per cent). 
The specific gravity of the products of hydration 
of cement is such that they occupy a greater 
volume than the absolute volume of unhydrated 
cement but smaller than the sum of volumes 
of the dry cement and the non-evaporable water 
by approximately 0.254 of the volume of the latter. 
An average value of specific gravity of the 
products of hydration (including pores in the 
densest structure possible) in a saturated state is 
2.16. 
As an example, let us consider the hydration 
of 100 g of cement. Taking the specific gravity of 
dry cement as 3.15, the absolute volume of unhydrated 
cement is 100/3.15 = 31.8 ml. The nonevaporable 
water is, as we have said, about 23 per 
cent of the mass of cement, i.e. 23 ml. The solid 
products of hydration occupy a volume equal 
to the sum of volumes of anhydrous cement and 
water less 0.254 of the volume of non-evaporable 
water, i.e. 
31.8 + 0.23 × 100(1 – 0.254) = 48.9 ml. 
Because the paste in this condition has a characteristic 
porosity of about 28 per cent, the volume 
of gel water, 
wg
, is given by 

---

133 
whence 
wg 
= 19.0 ml, and the volume of hydrated 
cement is 48.9 + 19.0 = 67.9 ml. 
Summarizing, we have: 
It should be noted that the hydration was assumed 
to take place in a sealed test tube with 
no water movement to or from the system. The 
volumetric changes are shown in 
Fig. 1.9
. The 
‘decrease in volume’ of 5.9 ml represents the 
empty capillary space distributed throughout the 
hydrated cement paste. 

---

134