混凝土對(duì)于研究材料科學(xué)的人來(lái)說(shuō)，既簡(jiǎn)單又有魅力。蔡方蔭教授創(chuàng)造了“砼”這個(gè)字來(lái)表示混凝土，這個(gè)字從漢字的構(gòu)形上會(huì)意地表達(dá)了混凝土是一種“人工石材”，硬化后的混凝土具有堅(jiān)硬如石的特點(diǎn)；混凝土的英文單詞concrete源于拉丁文“concretus”，concretus是“共同生長(zhǎng)”（grow together）的含義，它表達(dá)了混凝土富有生命體的特性，體現(xiàn)了混凝土“幼年，少年，青年，中年，老年”的類(lèi)似生命體的成長(zhǎng)階段，也表達(dá)了“流動(dòng)，凝結(jié)，硬化”的強(qiáng)化過(guò)程。中文“砼”強(qiáng)調(diào)了混凝土的結(jié)果，英文“concrete”強(qiáng)調(diào)了混凝土的過(guò)程。綜合英文“concrete”和中文“砼”的含義，可以將混凝土理解為水、水泥、砂、石、化學(xué)外加劑和礦物外加劑經(jīng)過(guò)水化作用，“共同生長(zhǎng)”成為“人工石材”的動(dòng)態(tài)密實(shí)化過(guò)程。
　　可以用圖1所示的結(jié)構(gòu)形成圖來(lái)簡(jiǎn)單地描述這個(gè)過(guò)程，黑色顆粒代表未水化的水泥顆粒，黑色外面的淺灰色代表內(nèi)水化產(chǎn)物，最外層的深灰色代表外水化產(chǎn)物，圖中的小黑點(diǎn)代表從水泥顆粒中溶解出來(lái)的離子。可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，外水化產(chǎn)物之間越來(lái)越靠近，含離子溶液的空間越來(lái)越小，外水化產(chǎn)物量的增長(zhǎng)使得水泥顆粒越來(lái)越靠近，包含離子的溶液所占空間越來(lái)越小，結(jié)構(gòu)越來(lái)越密實(shí)。可以想象成在一個(gè)狹小的房間里有許多人，如果大家都在發(fā)胖，過(guò)一段時(shí)間就會(huì)彼此緊貼在一起。
　　因此，混凝土的研究工作者們一直很關(guān)心一個(gè)問(wèn)題：在單位體積內(nèi)的水泥混凝土中，有多少水泥參與了反應(yīng)，水化產(chǎn)物靠近的速率是多少。這就是水泥混凝土水化動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)形成動(dòng)力學(xué)需要回答的問(wèn)題。如果能清楚地了解混凝土的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的規(guī)律，對(duì)于合理地配料并制訂攪拌、泵送、振動(dòng)成型等工藝參數(shù)，以及科學(xué)地控制和預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程及其性能有重要意義。
　　那么，有什么好的方法能表征水泥和混凝土反應(yīng)快慢以及結(jié)構(gòu)形成的快慢呢？最值得推薦的方法是電阻率測(cè)試方法。如果在圖1所示的漿體方塊的兩端通電，小黑點(diǎn)所代表的離子就會(huì)在溶液的空間中遷移，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，單顆水泥水化程度增加，產(chǎn)物越來(lái)越多，產(chǎn)物越來(lái)越靠近，固相空間越來(lái)越大，液相空間越來(lái)越小，離子在電壓下遷移時(shí)所受到的阻礙就變大，因此電阻也變大。將電阻轉(zhuǎn)換成電阻率就得到電阻率隨時(shí)間而增加的曲線，見(jiàn)圖2中的虛線，可以形象地描述為美妙的一勾。一般來(lái)說(shuō)，如果該曲線上揚(yáng)的幅度比較大，就表示結(jié)構(gòu)形成速度快，將來(lái)的強(qiáng)度就會(huì)高。如果將虛線進(jìn)行微分處理就會(huì)得到圖2中實(shí)線所對(duì)應(yīng)的電阻率變化速率曲線，根據(jù)曲線上的特征點(diǎn)可以將水泥和混凝土的水化過(guò)程分為：溶解一結(jié)晶期、誘導(dǎo)一凝結(jié)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期這5個(gè)階段。一般來(lái)說(shuō)，特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間越早，結(jié)構(gòu)形成速度越快。為了更加明了這兩條曲線的意義，可以簡(jiǎn)單地描述為“電阻率曲線表示混凝土孔隙率的減少，電阻率微分曲線表示混凝土孔隙率減少的速率”。