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水泥的强度是通过一系列水化反应逐渐建立的。水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大量的水化产物，这些水化产物在水泥浆体中相互交织联结，形成网状结构，随着水化的进一步进行，水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，使硬化浆体结构更为致密，从而形成了水泥石，强度越来越高。
具体来说，水泥熟料中的硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）四种主要矿物质在遇到水后，会发生水化反应。这些水化反应会产生水化硅酸钙（C-S-H）凝胶、氢氧化钙Ca(OH)2溶液、水化铝酸钙（C-A-H）以及钙矾石（AFt）晶体等产物。这些产物在水泥浆体中形成网状结构，并随着水化的进行而不断致密，从而提高水泥的强度。
混凝土的强度也取决于水泥标号与水灰比。选用强度等级高的水泥、控制细集料和粗骨料的质量、选择适当的外加剂以及掺用粉煤灰等掺合料，都是提高混凝土强度的有效方法。降低水灰比的比例、加入适量的碱水剂、水泥增强剂或硅灰等，也可以进一步提升水泥的强度。