在爆发性的火山运动中，固体石块和熔浆被分解成细微的粒子而形成火山灰。它具有火山灰活性，即在常温和有水的情况下可与石灰反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。因此磨细后可用作水泥的混合材料及混凝土的掺合料。火山灰是指由火山喷发出而直径小于2毫米的碎石和矿物质粒子。
火山灰不同于烟灰，它坚硬、不溶于水。火山灰反应就是指这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。在火山灰水泥的水化过程中，火山灰反应是火山灰混合材中的活性组分与水泥熟料水化时放出的氢氧化钙的反应。
火山灰水泥的水化过程是一个二次反应过程。首先是水泥熟料的水化，放出氢氧化钙，然后再是火山灰反应。这两个反应是交替进行的，并且彼此互为条件，互相制约，而不是简单孤立的。水在压力作用下由细小喷口喷出形成雾。同样原理，呈熔融状态的岩浆在巨大压力作用下，由火山口喷出形成岩浆雾，岩浆雾凝固成细小颗粒就形成火山灰，即岩浆的雾化作用形成火山灰。
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