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水泥的水化是一个复杂的过程，主要涉及水泥中的熟料矿物与水发生化学反应，生成一系列新的化合物，并放出热量。水泥水化的主要过程包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙以及铁相固溶体的水化。
1. 硅酸三钙的水化：硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙（C-S-H凝胶）和氢氧化钙。这一反应是水泥水化中的主要反应之一，生成的水化硅酸钙是水泥石的主要组成部分，对水泥石的性质影响最大。
2. 硅酸二钙的水化：硅酸二钙的水化与硅酸三钙相似，但水化速度较慢。其水化产物也是水化硅酸钙和氢氧化钙，不过氢氧化钙的生成量较少，且结晶较粗大。
3. 铝酸三钙的水化：铝酸三钙的水化迅速且放热快，其水化产物受液相氧化钙浓度和温度的影响很大。在有石膏存在的情况下，铝酸三钙水化的最终产物与石膏的掺入量有关，可能形成钙矾石等水化产物。
4. 铁相固溶体的水化：铁相固溶体的水化速率比铝酸三钙略慢，水化热较低。其水化反应及产物与铝酸三钙很相似，也是水泥水化过程中的一部分。
水泥的水化过程还可以分为几个阶段：当水泥颗粒分散在水中时，石膏和熟料矿物溶解进入溶液中，形成各种离子饱和的液相。随后，这些离子间发生反应，形成早期水化物，并围绕水泥颗粒未水化的内核区域沉积。这些水化物在颗粒上形成表面膜层，阻碍了进一步反应，使水化进入潜伏期。几小时后，因渗透压或氢氧化钙的结晶或水化物膜层破裂，水化继续迅速进行，氢氧化钙晶体和硅酸钙水化物开始填充原来由水及溶解的熟料矿物占据的空间。随着水化的不断进行，水化物越来越多，构成较疏松的空间网状结构，导致浆体完全失去可塑性，凝结过程完成。此后，水泥内核继续水化，水化物不断填充结构网中的毛细孔隙，使之越来越致密，空隙越来越少，水化物颗粒间作用增强并产生强度，即开始硬化。
水泥的水化是一个涉及多种熟料矿物与水发生化学反应的复杂过程，其水化产物和反应速率受多种因素的影响。