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水泥固化是通过水泥与水发生水化反应，形成坚硬的晶体结构，从而将废物或其他材料牢固地凝结在一起的过程。水泥是一种无机胶结剂，加水后会产生水化反应，逐渐形成网状结构，最终变成坚硬的石状固体。
具体来说，水泥熟料中的四种主要矿物质（硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A和铁铝酸四钙C4AF）与水发生水化反应，形成凝胶并逐渐形成坚硬的混凝土。在废物固化处理中，水泥与废物（如含有有害物质的污泥）中的水分发生反应，产生凝胶化，将废物微粒分别包覆并逐渐硬化，形成水泥固化体。这种固化体的结构主要是在水泥水化反应产生的晶体之间包进了废物的微粒，因此即使固化体破裂或粉碎并浸入水中，也可减少有害物质的浸出性。
需要注意的是，在水泥固化过程中，由于废物组成的特殊性，可能会遇到混合不均匀、过早或过迟凝固、有害物质的浸出率较高、强度较低等问题。为了改善固化条件和提高固化体的性能，可以根据废物的性质和对产品质量的要求，在固化过程中掺入适量的添加剂，如沸石、粘土、缓凝剂或速凝剂、硬脂酸丁酯等。