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水泥产生强度的过程主要涉及其水化反应和后续的结构形成：水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成水化产物，这些水化产物在水泥浆体中相互交织联结，形成网状结构，随着水化反应的进一步进行，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，水泥熟料矿物质（如硅酸三钙C3S）开始发生水化反应，形成水化物并以胶体微粒析出，逐渐凝聚形成形状各异的凝胶。这些凝胶在水泥颗粒表面聚集形成薄膜，并在某点接触，构成疏松的网状结构。随后，网状结构的薄膜逐渐破裂，被包裹的水泥颗粒暴露后继续与水反应，产生更多水化物，形成更紧密的网状结构。这一过程中，它们会像胶水一样将砂、石等材料紧紧胶结起来，最终形成坚固的混凝土。
水泥水化后的胶体中，Ca(OH)2和Ca2++2(OH)共存，这些离子与土中的Na+和K+离子进行当量吸附交换，使大量的土粒形成较大的土团。这些土团粒进一步结合起来，形成水泥土的链条状结构，并封闭土团之间的孔隙，形成稳定的联接。随着水泥水化反应的深入，还会析出大量Ca2+，与粘土矿物中的SiO2和Al2O3进行化学反应，生成不溶于水的稳定结晶矿物，进一步增大强度。