水泥是一种水硬性胶凝材料，它由石灰石、粘土和铁矿粉按一定比例混合后经过高温煅烧而成。其主要化学成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等无机化合物。
当水泥与水混合时，会发生一系列物理和化学反应。首先，水泥中的水分与无机化合物发生水化反应，生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（C-A-H）等物质。这些物质在硬化过程中会形成一种坚硬的结晶结构，使水泥浆体逐渐失去可塑性并变得坚硬起来。
同时，水泥中的一些碱性物质会与空气中的二氧化碳发生碳化反应，生成碳酸钙（即石头的主要成分）。这一过程称为碳化反应，它可以提高水泥石的耐久性和硬度。
总之，水泥的凝固是由于水泥与水发生水化反应和与二氧化碳发生碳化反应，形成了一种坚硬的结晶结构。这个过程通常需要一定的时间（通常在几小时到几天之间），取决于水泥的种类、环境条件和使用方法。