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水泥遇水变硬的过程是一个复杂的化学反应过程。水泥中的硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）等主要矿物质与水发生水化反应，形成水化硅酸钙、氢氧化钙等凝胶，并逐渐形成网状结构。这些晶体像针一样相互交叉，使得水泥浆体逐渐失去可塑性，变成不能流动的紧密状态，并逐渐增加强度，最终将砂、石等材料胶结成坚固的混凝土。
具体来说，水泥熟料中的硅酸钙（主要是硅酸三钙和硅酸二钙）在遇到水后，会发生水化反应，生成水化硅酸钙和氢氧化钙。这两种物质是水泥能够硬化的关键。它们之间通过氢键和分子间的作用力紧密结合，形成高强度的固化材料。铝酸三钙和铁铝酸四钙也会与水发生反应，进一步促进水泥的硬化过程。
水泥的硬化过程还受到一些其他因素的影响，如水泥的细度、水的用量、养护条件等。水泥颗粒越细，水化反应越充分，凝结后的强度就越高。适量的水可以促进水泥的水化反应，但过多的水则会降低水泥的强度。良好的养护条件也可以提高水泥的硬化效果和强度。
水泥遇水变硬的过程是一个多因素共同作用的复杂化学反应过程，通过这一过程，水泥得以将砂、石等材料胶结成坚固的混凝土，广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程中。