天然水中最易成垢的化合物是碳酸盐，而碳酸盐在水中是极不稳定的。

1936年，朗格利尔（Langlier）根据水中碳酸的平衡关系，提出了饱和pH值和饱和指数的概念，以判断CaCO₃水垢在水中是否会析出，并据此提出用加酸或加碱等办法来控制水垢的析出。所谓饱和pH值，即是碳酸钙在水中呈饱和状态时的pH值（pHS）。这时水中的碳酸氢钙不分解成CaCO₃，碳酸钙也不会继续溶解。朗格利尔推导出计算饱和pH值（pHS）的公式，pHS可由水的硬度、总溶解固体量、碱度和水温计算得出，并以水的实际pH值与pHS值的差值来判断水垢的析出，此差值朗格利尔称它为饱和指数，以I_S表示之。

他提出当I_S>0时，水中的碳酸钙（CaCO₃）必定处于过饱和状态，就有可能析出沉淀，这种水属结垢型水；当I_S<0时，此时水中碳酸钙（CaCO₃）必定处于不饱和状态，则原来附在传热面上的CaCO₃垢层会被溶解掉，使金属表面裸露在水中而受到腐蚀，故而他把这种水称作腐蚀型水；当I_S＝0时，CaCO₃既不析出，原有CaCO₃垢层也不会被溶解掉，这种水属于稳定型，即不腐蚀也不结垢。如以式表示，则可写成：