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水泥与水反应是一个复杂的化学过程，也被称为水泥的水化过程。当水泥与水混合时，水泥颗粒被水包围，其表面的熟料矿物颗粒立即与水发生化学反应，生成一系列新的化合物，并放出一定的热量。这一过程可以细分为几个阶段：
1. 初始阶段，水泥颗粒与水接触并反应，放热率很快，但由于石膏的存在，会形成一层钝化膜，使放热率降低。
2. 随后进入阶段二，即相界面反应阶段，此时水泥水化热释放率最快，水泥颗粒也随之快速增长。
3. 最后进入扩散控制阶段，水泥的水化产物在水泥粒子表面堆积的厚度逐渐增厚，水泥的水化放热率逐渐降低。
具体来说，水泥中的主要成分如硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙以及铁相固溶体等都会与水发生反应。例如，硅酸三钙水化会生成水化硅酸钙（C-S-H凝胶）和氢氧化钙。这些水化产物随着时间的推移，会逐渐连成一块，形成坚硬的结构，使得水泥逐渐硬化并具有一定的强度。
水泥与水的反应是一个放热、体积略膨胀（但整体变化不大）并逐渐形成坚硬结构的过程。