水泥主要由石灰質和粘土質原料按約3:1的比例混合燒制而成，原料磨細后的生料粉入窯煅燒成為熟料，再加入適量石膏研磨成為水泥，即“兩磨一燒”工序。

制成的水泥是細度為3～30 μm的粉體，主要由4種礦物，即二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣4種化學成分構成。

表1 水泥的礦物組成

是為改善水泥性質，而在熟料磨細時加入的人工或天然礦物材料。其中，非活性混合材主要起填充作用，品種有石英砂、石灰石、粘土等；活性混合材可生成水化產物，對水泥起到增強、增密、耐腐蝕等作用，品種有礦渣、粉煤灰、火山灰等（由于這些材料的質量、細度都遜于混凝土摻合料，所以作用也較弱）。

活性混合材的主要成分是二氧化硅和三氧化二鋁，它們可與氫氧化鈣反應，生成具有水硬性的水化硅酸鈣（3CaO·2SiO2·3H2O）和水化鋁酸鈣（3CaO·Al2O3·6H2O），以上反應被稱為火山灰反應，因為這些反應都發生在水泥水化之后，也稱二次反應。

另外，石膏可與新生成的水化鋁酸鈣反應，生成鈣礬石，其具有強度（反應發生在水泥硬化之前，所以對水泥的強度有益）。

活性混合材本身不具有膠凝性，只有在氫氧化鈣和石膏存在時，才會生成膠凝產物，并具有強度。因此，氫氧化鈣和石膏也叫做活性混合材的激發劑。

除4種主要礦物外，水泥中還含有少量有害物質，即能對水泥硬化產物（水泥石）、水泥結構物中的骨料、鋼材造成破壞的物質：游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）、三氧化硫（SO3）、堿（包含K2O、Na2O，統一記為R2O）及氯離子，國標及相關標準對有害物質的含量都有明確規定。

游離氧化鈣和游離氧化鎂在熟料煅燒過程中，結構變得極其致密，所以在水泥硬化后才會緩慢水化，水化時體積膨脹，不均勻的膨脹會引起水泥石開裂。石膏摻量過高，沒能在水泥硬化前耗盡，余下的三氧化硫繼續與水化鋁酸鈣反應，生成的鈣礬石體積膨脹很多，從而引起水泥石脹裂。以上都是水泥體積安定性不良的原因，即在水泥硬化后，內部產生不均勻膨脹而造成的水泥石開裂。安定性不良的水泥，不得使用。

游離氧化鈣引起的安定性不良可用沸煮法檢驗，游離氧化鎂引起的可用壓蒸法檢驗，石膏引起的需長時間在溫水中浸泡才能發現。

堿含量超標，則可能與骨料發生堿-骨料反應。需要在濕度足夠時，骨料中又含有堿活性礦物，發生反應后的產物可吸水膨脹，導致水泥石與骨料的粘結破裂，最終結構物開裂。

氯離子會腐蝕結構物中的鋼材，即鋼筋銹蝕。氧氣和水分充足時，銹蝕作用即會發生，鐵銹的體積要比原來增大很多，從而使鋼材與水泥石剝離，致使結構物破壞。

水泥顆粒與水接觸后，即開始水化反應（溫度低于-10 ℃，反應終止）。反應從顆粒的表面逐層進行，水化產物主要為：水化硅酸鈣凝膠（在水化產物中占比50%以上）、水化鐵酸鈣凝膠（CaO·Fe2O3·H2O）、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和鈣礬石。

水泥結構物在使用過程中，會受到外界侵蝕性介質的腐蝕，從而降低使用年限甚至完全破壞。侵蝕過程往往是物理和化學作用交互發生，幾種腐蝕同時出現。在此，著重介紹化學腐蝕對水泥石的破壞原理，主要包括4種。

硬化后的水泥石并不完全密實，還存在很多拌合水消耗后（水化和蒸發）留下的毛細孔道，以及攪拌進入空氣留下的氣孔。侵蝕性介質就是隨著外界水分從孔道滲入水泥石中的，它們可與氫氧化鈣和水化鋁酸鈣反應，從而對水泥石起到破壞作用。

海水和鹽漬土中含有硫酸鹽，主要有硫酸鈣、硫酸鎂和硫酸鈉，它們可與氫氧化鈣反應生成石膏。石膏本身具有膨脹性，且可與水化鋁酸鈣反應，生成膨脹性更大的鈣礬石，其體積可膨脹到原來的1.5倍，對水泥石具有嚴重破壞作用。因鈣礬石呈針狀結晶形態，故也被稱為“水泥桿菌”。

④ 添加礦物摻合料，使用混凝土外加劑等。