一個(gè)研究了上百年的問(wèn)題：“水泥”為什么會(huì)硬？

         關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，成百上千的科學(xué)家已經(jīng)研究了上百年，在細(xì)節(jié)上至今仍有爭(zhēng)議。但其基本過(guò)程已經(jīng)形成了共識(shí)。總的來(lái)說(shuō)，水泥的水化，就像是一群刺猬，從光滑的肉球中長(zhǎng)出了刺，然后依靠這些“刺”互相扎在一起。只不過(guò)，這些刺猬只有幾微米大，它們的刺更是只有幾個(gè)納米。所以，從宏觀上看，就是一塊天衣無(wú)縫的堅(jiān)硬巖石了。

         在施工之前，我們將水泥與水，還有一些砂子石子拌在一起（通常是1份水、2-3份水泥）。砂子和石子基本不參加反應(yīng)，硬化主要靠水泥與水。在水泥粉末剛剛與水接觸時(shí)，表面會(huì)發(fā)生些許的溶解，顆粒中的鈣離子溶解進(jìn)水中，形成強(qiáng)堿性的溶液。在堿性溶液的刺激下，水泥顆粒表面那些比較活躍的硅氧鍵就會(huì)斷裂，硅元素也進(jìn)入溶液中，并與水結(jié)合。

         短短幾個(gè)小時(shí)過(guò)去，水中的鈣、硅濃度都變得相當(dāng)高。這時(shí)，它們就會(huì)結(jié)合形成無(wú)數(shù)個(gè)水化硅酸鈣（C-S-H）小顆粒覆蓋在水泥的表面，形成一個(gè)C-S-H薄殼。在接下來(lái)的幾個(gè)小時(shí)里，水泥顆粒逐漸溶解、縮小，開(kāi)始離這層薄殼越來(lái)越遠(yuǎn)；而構(gòu)成這層薄殼的無(wú)數(shù)小顆粒就像無(wú)數(shù)顆種子，細(xì)長(zhǎng)的C-S-H纖維以此為起點(diǎn)，不僅向外生長(zhǎng)，也向內(nèi)生長(zhǎng)。向內(nèi)生長(zhǎng)的纖維將水泥顆粒與薄殼緊密相連，向外生長(zhǎng)的纖維則將不同的水泥顆粒聯(lián)結(jié)在一起。

         隨著時(shí)間的進(jìn)展，水泥與水逐漸消耗了，而這些纖維之間的聯(lián)結(jié)越來(lái)越緊密，最后形成了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，即使在電子顯微鏡下也分不清彼此了。這時(shí)的產(chǎn)物被稱(chēng)為“水泥石”。在我們看到的尺度上，就是水泥“凍硬了”。而隨著水的消耗，水泥漿黑色的外表也逐漸褪去，變成了灰白色。再經(jīng)過(guò)必要的養(yǎng)護(hù)，這塊混凝土就算是可以用啦。

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