Схватывание портландцемента является начальным этапом формирования структуры цементного теста и приобретения некоторой, хотя и незначительной, механической прочности. Характеристикой этого процесса является время схватывания, условно делимое на начальный и конечный этапы схватывания.

Время схватывания цемента определяют стандартным методом на приборе путем периодического погружения иглы диаметром 1 мм в цементное тесто под нагрузкой и измерения прочности цементного теста при уплотнении.

Когда игла погружена в тесто и не достигает дна на 1-2 см, отмечают начало схватывания. Окончание схватывания соответствует времени от смешивания цемента с водой до достижения прочности цементного теста, при котором игла прибора не проникает в него более чем на 1 мм.

Процесс уплотнения цементного теста начинается сразу после смешивания цемента с водой. Графически кинетика нарастания прочности цементного теста представляет собой конус, погружающийся в цементное тесто под нагрузкой. По глубине погружения конуса при известном усилии погружения можно рассчитать напряжение сдвига цементного камня при разрушении, которое существенно характеризует его прочность.

Кинетика твердения цементного теста существенно характеризует его процесс структурообразования. Известно, что наилучшие физико-механические свойства бетона можно получить при согласовании начала уплотнения бетонной смеси с показателем ее структурной прочности. Для любой бетонной смеси существует оптимальное время начала ее уплотнения с момента ее смешивания с водой. Знание процесса твердения цементного теста может служить параметром для определения оптимального времени начала уплотнения бетонной смеси.

Время схватывания портландцемента зависит от минералогического состава клинкера, количества добавленного гипса, дисперсности цемента, водопоглощения и температуры цементного теста.

Влияние минералогического состава клинкера на время схватывания можно понять из кинетики гидратации клинкерных минералов, что подтверждает решающую роль трехкальциевого алюмината в схватывании цементного теста. Без добавления гипса измельченный портландцементный клинкер схватывается так же быстро, как и трехкальциевый алюминат, в течение 5-8 минут. Таким образом, повышенное содержание алюминатов кальция в портландцементе должно неизбежно сократить время схватывания или потребовать добавления большего количества гипса для получения цемента с приемлемым временем схватывания.

Среди различных примесей в портландцементном клинкере особое влияние на время схватывания цемента оказывают щелочи. Растворимость клинкерных минералов, здесь особенно интересны алюминаты кальция, зависит от концентрации в известковом растворе, и чем она выше, тем ниже растворимость клинкерных минералов.

Щелочи значительно снижают растворимость извести. Снижение концентрации гидроксида кальция ускоряет гидратацию клинкерных минералов, накопление коллоидных отложений и их уплотнение. Чем выше содержание щелочи в клинкере, тем больше необходимо добавить гипса и наоборот. При низком содержании щелочи даже рекомендовалось замедлять схватывание портландцемента добавлением извести для доведения известкового раствора до предела концентрации в испытании. В таких условиях клинкерные минералы очень медленно растворяются и гидратируются, что замедляет схватывание цемента.

Помимо гипса, замедляют и ускоряют схватывание цемента ряд других солей, таких как хлористый кальций, хлористый алюминий, вещества, содержащие сахар, и натриевые соли фосфорной и борной кислот.