水泥主要由石灰质和粘土质原料按约3:1的比例混合烧制而成，原料磨细后的生料粉入窑煅烧成为熟料，再加入适量石膏研磨成为水泥，即“两磨一烧”工序。

制成的水泥是细度为3～30 μm的粉体，主要由4种矿物，即二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙4种化学成分构成。

表1 水泥的矿物组成

是为改善水泥性质，而在熟料磨细时加入的人工或天然矿物材料。其中，非活性混合材主要起填充作用，品种有石英砂、石灰石、粘土等；活性混合材可生成水化产物，对水泥起到增强、增密、耐腐蚀等作用，品种有矿渣、粉煤灰、火山灰等（由于这些材料的质量、细度都逊于混凝土掺合料，所以作用也较弱）。

活性混合材的主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，它们可与氢氧化钙反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙（3CaO·2SiO2·3H2O）和水化铝酸钙（3CaO·Al2O3·6H2O），以上反应被称为火山灰反应，因为这些反应都发生在水泥水化之后，也称二次反应。

另外，石膏可与新生成的水化铝酸钙反应，生成钙矾石，其具有强度（反应发生在水泥硬化之前，所以对水泥的强度有益）。

活性混合材本身不具有胶凝性，只有在氢氧化钙和石膏存在时，才会生成胶凝产物，并具有强度。因此，氢氧化钙和石膏也叫做活性混合材的激发剂。

除4种主要矿物外，水泥中还含有少量有害物质，即能对水泥硬化产物（水泥石）、水泥结构物中的骨料、钢材造成破坏的物质：游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）、三氧化硫（SO3）、碱（包含K2O、Na2O，统一记为R2O）及氯离子，国标及相关标准对有害物质的含量都有明确规定。

游离氧化钙和游离氧化镁在熟料煅烧过程中，结构变得极其致密，所以在水泥硬化后才会缓慢水化，水化时体积膨胀，不均匀的膨胀会引起水泥石开裂。石膏掺量过高，没能在水泥硬化前耗尽，余下的三氧化硫继续与水化铝酸钙反应，生成的钙矾石体积膨胀很多，从而引起水泥石胀裂。以上都是水泥体积安定性不良的原因，即在水泥硬化后，内部产生不均匀膨胀而造成的水泥石开裂。安定性不良的水泥，不得使用。

游离氧化钙引起的安定性不良可用沸煮法检验，游离氧化镁引起的可用压蒸法检验，石膏引起的需长时间在温水中浸泡才能发现。

碱含量超标，则可能与骨料发生碱-骨料反应。需要在湿度足够时，骨料中又含有碱活性矿物，发生反应后的产物可吸水膨胀，导致水泥石与骨料的粘结破裂，最终结构物开裂。

氯离子会腐蚀结构物中的钢材，即钢筋锈蚀。氧气和水分充足时，锈蚀作用即会发生，铁锈的体积要比原来增大很多，从而使钢材与水泥石剥离，致使结构物破坏。

水泥颗粒与水接触后，即开始水化反应（温度低于-10 ℃，反应终止）。反应从颗粒的表面逐层进行，水化产物主要为：水化硅酸钙凝胶（在水化产物中占比50%以上）、水化铁酸钙凝胶（CaO·Fe2O3·H2O）、氢氧化钙、水化铝酸钙和钙矾石。

水泥结构物在使用过程中，会受到外界侵蚀性介质的腐蚀，从而降低使用年限甚至完全破坏。侵蚀过程往往是物理和化学作用交互发生，几种腐蚀同时出现。在此，着重介绍化学腐蚀对水泥石的破坏原理，主要包括4种。

硬化后的水泥石并不完全密实，还存在很多拌合水消耗后（水化和蒸发）留下的毛细孔道，以及搅拌进入空气留下的气孔。侵蚀性介质就是随着外界水分从孔道渗入水泥石中的，它们可与氢氧化钙和水化铝酸钙反应，从而对水泥石起到破坏作用。

海水和盐渍土中含有硫酸盐，主要有硫酸钙、硫酸镁和硫酸钠，它们可与氢氧化钙反应生成石膏。石膏本身具有膨胀性，且可与水化铝酸钙反应，生成膨胀性更大的钙矾石，其体积可膨胀到原来的1.5倍，对水泥石具有严重破坏作用。因钙矾石呈针状结晶形态，故也被称为“水泥杆菌”。

④ 添加矿物掺合料，使用混凝土外加剂等。