Stopień i zakres hydratacji ziaren cementowych.

Stopień hydratacji cementu h oznacza ilość zhydratyzowanej części cementu i może być wyrażony w procentach.
W miarę postępu procesu tężenia i tym samym utrudnionej penetracji wody w głąb ziaren poprzez tężejącą otoczkę żelu, szybkość hydratacji jest coraz wolniejsza.
Wymienione przyczyny powodują, że w ogóle woda zdoła przeniknąć w ciągu 28 dni do ziaren cementu portlandzkiego na głębokości 4 do 5 μm, a po upływie roku do około 8 μm. Nawet przy założeniu, że warunki będą sprzyjające, to po wielu latach głębokość penetracji nie przekroczy z reguły 12 μm. Biorąc pod uwagę, że cement zawiera ziarna także o średnicy do 200 μm, nigdy nie nastąpi pełna hydratacja cementu. W praktyce stopień hydratacji cementu osiąga w betonach wartość ok. 50 do 60% (wyjątkowo 70%).

Na rysunku przedstawiono przeciętny stan zhydratyzowania ziaren poszczególnych wielkości cementu portlandzkiego po 28 dniach od zarobienia wodą w warunkach właściwej laboratoryjnej pielęgnacji.

Należy zauważyć – że:
•    mimo możliwości wydzielenia pewnych okresów procesu dojrzewania, należy stwierdzić, że zarówno procesy chemiczne, strukturotwórcze jak i rozwoju wytrzymałości mają charakter kontynualny, tym bardziej konsekwentny, im dokładniej i dłużej proces przebiega w wilgoci. Długości poszczególnych okresów są różne, co zależy od rodzaju cementu i warunków dojrzewania;
•    opis procesów jest bardzo uproszczony, ale podaje istotne informacje dla wykonawcy betonu. Większość procesów przebiega w sposób skomplikowany (często jeszcze nie w pełni rozeznany), np. żel CSH może przybierać w miarę postępu hydratacji cementu, któremu towarzyszy zmiana stosunku C:S, następujące postacie odpowiednio do okresów I do IV:
•    w okresie I – zarodniki, igiełki,
•    w okresie II – włókna pofałdowane, skręcone płytki, wydłużone siatki,
•    w okresie III – od siatek dwukierunkowych przez rozbudowę trójkierunkową typu plastra miodu aż po budowę przestrzennie izomorficzny, przypominającą zesztywniałą gąbkę z pustkami zwanymi porami żelowymi,
• w okresie IV – skupiska zbitego żelu przy i w powierzchniowej warstwie resztek niezhydratyzowanych ziaren cementu.

Z powodu długotrwająccgo (do kilku lat) procesu hydratacji, zawsze występują wszystkie postacie żelu CSH (w różnych proporcjach) określane jako CSH I, II, ITI i IV.