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水泥吸水变硬的过程主要依赖于其主要的化学成分硅酸三钙（C3S）和硅酸二钙等水泥熟料矿物质的水化反应。水泥加水后，这些矿物质开始发生水化反应，形成水化硅酸钙和氢氧化钙等水化物，这些水化物像胶水一样将砂、石等材料紧紧胶结起来，随着水化反应的进行和水分的不断消耗，水泥的强度不断增加，最终形成坚固的混凝土。
具体来说，水泥和砂、石等材料加水拌和后，水泥熟料矿物质开始发生水化反应，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，并构成疏松的网状结构。随后，这些网状结构的薄膜逐渐破裂，被包裹的水泥颗粒继续与水反应，产生更多水化物并形成更紧密的网状结构。这个过程中，水化硅酸钙和氢氧化钙晶体会穿插在颗粒物之间，像针一样相互交叉，形成一个高强度的固化材料。
氢键和分子之间的强大作用力也使得水化硅酸钙和氢氧化钙紧密结合，进一步增强了水泥的硬度。水泥吸水变硬的过程是一个复杂的物理化学反应过程，涉及到多种化学物质的相互作用和转化。