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

Fig. 1.21. Relation between 7-day strength of 
cement paste and the C3S content in cement. 
1.37 
Each mark represents cement from 
one plant 
An extensive review by Odler
1.79 
has shown, 
moreover, that a generally applicable strength 
prediction equation for commercial cements is 
not possible for several reasons. These are: the interaction 
between the compounds; the influence 
of the alkalis and of gypsum; and the influence of 
the particle size distribution of the cement. The 
presence of glass, which does not contain all the 
compounds in the same proportions as the rest of 
the clinker, but which affects reactivity, as well as 
the amount of free lime, are also factors varying 
between cements with nominally the same composition 
of the four main compounds. 
Attempts
1.93 
have been made to generate 
strength prediction equations for mortar on the 
basis of parameters which include, in addition to 
the main compound composition, terms for SO3, 
CaO, MgO and the water/cement ratio, but the reliability 
of prediction is marginal. 
From the foregoing, we can conclude that the 
relations between strength and compound composition 
of Portland cements in general which 
have been observed are stochastic in nature. Deviations 
from these relations arise from the fact 
that they ignore some of the variables involved. 
1.14 
It can be argued, in any case, that all 
constituents of hydrated Portland cement contribute 
in some measure to strength in so far as all 
products of hydration fill space and thus reduce 
porosity. 
Furthermore, there are some indications that 
the additive behaviour cannot be fully realized. 
In particular, Powers
1.22 
suggested that the same 
products are formed at all stages of hydration of 
the cement paste; this follows from the fact that, 
for a given cement, the surface area of hydrated 
cement is proportional to the amount of water of 
hydration, whatever the water/cement ratio and 
age. Thus the fractional rates of hydration of all 
compounds in a given cement would be the same. 

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This is probably the case only after the rate of 
diffusion through the gel coating has become the 
rate-determining factor, but not at early ages,
1.65 
say up to 7 days.
1.49 
Confirmation of equal fractional 
rate of hydration was obtained by Khalil 
and Ward,
1.70 
but we now accept that early hydration 
of the different compounds proceeds at different 
rates; later on, the rates become equal. 
There is another factor influencing the rate of 
hydration: the fact that the composition is not the 
same at different points in space. This arises from 
the fact that, for diffusion to take place from the 
face of the still unhydrated part of the cement 
grain to the space outside (see p. 
13
), there must 
be a difference in ion concentration: the space 
outside is saturated but that inside is supersaturated. 
This diffusion varies the rate of hydration. 
It is likely, therefore, that neither the suggestion 
of equal fractional rates of hydration, nor 
the assumption that each compound hydrates at 
a rate independent of other compounds, is valid. 
Indeed, we have to admit that our understanding 
of the hydration rates is still unsatisfactory. 
For instance, the amount of heat of hydration 
per unit mass of hydrated material has been found 
to be constant at all ages
1.34 
(see 
Fig. 1.22
), thus 
suggesting that the nature of the products of hydration 
does not vary with time. It is therefore 
reasonable to use the assumption of equal fractional 
rates of hydration within the limited range 
of composition of ordinary and rapid-hardening 
Portland cements. However, other cements which 
have a higher C2S content than ordinary cement 
or rapid-hardening cement do not conform to this 
behaviour. Measurements of heat of hydration indicate 
that C3S hydrates earlier, and some C2S is 
left to hydrate later. 

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