พระสมเด็จวัดระฆัง
ทฤษฎีและพลวัตของผิวและเนื้อพระสมเด็จ

เนื่องจากการสร้างพระสมเด็จใช้วัสดุหลักในการสร้างคือปูนขาวซึ่งทำมาจากเปลือกหอยเผา โดยนำมาผสมกับน้ำและวัสดุอื่นๆ ดังนั้น เนื้อพระสมเด็จจึงมีกระบวนการเกิดปฏิกริยาและวิวัฒนาการเช่นเดียวกันกับการเกิดปฏิกริยาของปูนโดยทั่วไป ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดของขั้นตอนการเกิดปฏิกริยาดังต่อไปนี้
ตามทฤษฎีที่ยอมรับกันโดยทั่วไป กระบวนการแข็งตัวของคอนกรีตปูนขาวและปูนชนิดอื่นๆ เกิดขึ้นหลายขั้นตอน โดยขั้นตอนแรก ซึ่งใช้ระยะเวลาประมาณหนึ่งเดือน มีลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของผลึกแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (หรือ ปอร์ตแลนไดต์) ตามปฏิกิริยาดังมีรายละเอียดตามสมการที่ (1)
CaO + H2O → Ca(OH)2	(1)
ซึ่งมีการสะสมของผลึกที่ก่อตัวขึ้นเพิ่มเติม ขั้นตอนที่สองมีลักษณะเฉพาะคือการเสริมสร้างความแข็งแกร่งของผลึกแคลเซียมไฮดรอกไซด์จากการทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศดังมีรายละเอียดตามสมการที่ (2)
Ca(OH)2 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2H2O	(2)
ซึ่งในกระบวนการที่เรียกว่าการเกิดคาร์บอเนต (carbonation) นี้ น้ำที่เป็นส่วนประกอบของสารตั้งต้นจะถูกปล่อยออกมา โดยเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ ดังนั้น ในช่วง 1-2 ปีแรกภายหลังจากการสร้าง เนื้อปูนขาวขององค์พระจึงดูชุ่มชื้นตลอดเวลา (หรือที่เรียกกันว่าเนื้อเปียก) ซึ่งในระหว่างการเกิดปฏิกิริยานี้ ในขั้นตอนแรก แคลเซียมคาร์บอเนต (ในรูปของผลึกแคลไซต์ (Calcite) อะราโกไนต์ (Aragonite) และ วาเทอร์ไรต์ (Vaterite) โดยที่แคลไซต์เป็นผลึกของแคลเซียมคาร์บอเนตที่เสถียรที่สุด) ซึ่งมีอยู่หนาแน่นในชั้นนอกสุดจะก่อตัวขึ้น ซึ่งทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เจาะลึกเข้าไปทำปฏิกริยาในเนื้อพระได้ยาก ซึ่งจะทำให้กระบวนการเกิดปฏิกิริยาช้าลงอย่างมากแต่ยังคงดำเนินต่อไป เนื่องจากเนื้อปูนขาวมีความพรุนสูงพอสมควร โดยเนื้อปูนทั้งหมดจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นแคลไซต์ซึ่งทำให้เนื้อปูนมีเสถียรภาพและความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น ซึ่งกระบวนการการเกิดคาร์บอเนตเป็นที่รู้จักกันดีและมีการศึกษาอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะการเกิดคาร์บอเนตตามธรรมชาติของคอนกรีตในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และการผลิตคอนกรีตซิลิเกตที่มีการเร่งกระบวนการเกิดคาร์บอเนต โดยที่กระบวนการการก่อตัวของปอร์ตแลนไดต์ และการเกิดคาร์บอเนตในลำดับถัดมาเพื่อตกตะกอนโพลีมอร์ฟของแคลเซียมคาร์บอเนต ได้รับการกล่าวถึงเป็นอย่างดีในเอกสารวิจัย
การเกิดคาร์บอเนตของปอร์ตแลนไดต์ (Ca(OH)2) ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางด้านเทคนิคหลายประการ ซึ่งได้แก่ การกระจายตัวของอนุภาคปูนขาว ปริมาณน้ำในปูน ความผันผวนของอุณหภูมิ ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ รวมถึงการมีอยู่ของสารที่มีส่วนทำให้เกิดการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ภายในมวลสารที่ตกผลึก เช่น การใส่วัสดุอินทรีย์บางชนิด เช่น มวลสารที่เป็นสารอินทรีย์ต่างๆ และวัสดุประสาน เช่น กล้วย ข้าวสุก น้ำอ้อยเคี่ยว หรือน้ำมันตังอิ๊ว เป็นต้น ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้จะเป็นปัจจัยสำคัญในขั้นตอนการตกผลึกซ้ำ (recrystallization) ในพระสมเด็จวัดระฆังฯ ซึ่งมีส่วนผสมของมวลสารซึ่งเป็นสารอินทรีย์อยู่ในอัตราส่วนที่สูง เมื่อพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมมีค่าค่อนข้างสม่ำเสมอจึงทำให้เราสามารถตัดปัจจัยบางประการออกจากการพิจารณาได้ เช่น การเปลี่ยนแปลงของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ และความผันผวนของอุณหภูมิตามฤดูกาล เนื่องจากระดับของการประมาณการมีระยะเวลาที่ยาวนานคืออยู่ในช่วงหลายทศวรรษ ซึ่งจะมีเพียงการเพิ่มความชื้นในระยะยาวเท่านั้นที่มีผล ซึ่งจะเพิ่มการแยกตัวของคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตโดยกรดคาร์บอนิก และการกระตุ้นโดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนในสถานะของเหลว
ควบคู่ไปกับกระบวนการเกิดคาร์บอเนต โครงสร้างของปูนสามารถแข็งแรงขึ้นได้จากปฏิกิริยาของแคลเซียมไฮดรอกไซด์กับซิลิกาซึ่งมีอยู่ในหินต่างๆและเซรามิกส์ – ปอยภูเขาไฟ และเถ้าภูเขาไฟ หินโอปอล - คริสโตบาไลต์ซิลิกา หินกรดภูเขาไฟ เซรามิกแบทเทิล และอื่นๆ ซึ่งหินและวัสดุเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นมวลรวมที่ละเอียดและเป็นส่วนประกอบของสารยึดเกาะ ซึ่งเป็นผลมาจากไฮโดรซิลิเกตของแคลเซียมที่เกิดขึ้นโดยมีปริมาณน้ำที่แปรผันตามปฏิกิริยา ดังนั้น การใช้ทรายซึ่งประกอบด้วยซิลิกาเป็นส่วนผสมของมวลสารจึงมีผลโดยตรงต่อการสร้างความแข็งแกร่งให้กับเนื้อพระ ดังมีรายละเอียดการทำปฏิกริยาแสดงในสมการที่ (3)
Ca(OH)2 + SiO2 → CaO × SiO2 × nH2O.	(3)
ขั้นตอนสุดท้ายซึ่งเป็นขั้นตอนที่ยาวนานที่สุดของ "ชีวิต" ของปูนขาว คือ ขั้นตอนที่เรียกว่าขั้นตอนการตกผลึกซ้ำของแคลไซต์ ซึ่งเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการเติบโตของผลึกขนาดเล็กของแคลไซต์ และการเพิ่มขึ้นของระดับของการจัดระเบียบโครงสร้างที่เป็นโครงผลึก
นอกจากนี้ เป็นที่ทราบกันดีว่าหลังจากการผลิตผลิตภัณฑ์เซรามิก รวมถึงอิฐเซรามิก จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกายภาพ เฟส และแร่วิทยา ที่สามารถช่วยกำหนดอายุของวัสดุได้ แต่สำหรับปูนขาวแล้ว ย่อมจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและแร่วิทยาอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้เราสามารถใช้คุณสมบัตินี้ในการกำหนดอายุของวัตถุโบราณโดยทางอ้อมได้