水泥是現代社會最基礎的一種建築材料，無論是蓋樓、修路還是架橋都離不開水泥。甚至可以說現代社會就是靠水泥支撐起來的。
但是有人想過沒有，為什麼本來極其鬆散的、由水泥粉末沙子石子混合成的混凝土（注意，水泥和混凝土不能混為一談），和水攪拌變幹後會變得和鋼板一樣硬？
這個問題看似簡單，其實原理非常複雜。
關於這個問題，成百上千的科學家已經研究了上百年，在細節上至今仍有爭議。但其基本過程已經形成了共識 。
就以現在世界上使用量最大的水泥——矽酸鹽水泥為例。普通矽酸鹽水泥由石灰石、粘土、鐵礦粉按比例磨細混合，這種混合物叫生料。然後進行煅燒，一般溫度在1450度左右，煅燒後的產物叫熟料。然後將熟料和石膏一起磨細，按比例混合，才稱之為水泥。
普通矽酸鹽水泥主要成分是矽酸三鈣 、矽酸二鈣 、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣還有最後加入的石膏。（化學式分別是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 、4CaO·Al2O3 ·Fe2O3和CaSO4）
這些成分遇水發生的化學反應，簡單點可以概括為：
矽酸三鈣、矽酸二鈣和水反應生成矽酸鈣水合物凝膠和氫氧化鈣（熟石灰）
鋁酸三鈣和水反應生成不穩定的水化鋁酸鈣膠體，
鋁酸三鈣和石膏、水反應生成鈣礬石（三硫型水化鋁酸鈣），
鈣礬石再和鋁酸三鈣、水反應生成單硫型水化鋁酸鈣，
鐵鋁酸四鈣和水反應生成六水鋁酸三鈣（會再次和水反應）和水化鐵酸鈣凝膠。
總之，這些矽酸鹽和鐵酸鹽遇到水會產生大量凝膠體和極其微小的結晶體，它們之間會產生類似吸附和釘釘子的相互作用。形象點說，它們就像是一群本來沒刺的刺蝟，從光滑的肉球中長出了刺，然後依靠這些「刺」互相緊緊扎在一起。只不過，這些刺蝟只有幾微米大，它們的刺更是只有幾個納米。所以，從宏觀上看，就像是一塊天衣無縫的堅硬巖石了。
分布在水泥外表面的熟石灰也會和空氣中的二氧化碳結合產生堅硬的碳酸鈣（石灰石），這層碳酸鈣像盔甲一樣包裹著水泥，使得水泥更加堅硬。
而且，由於一開始石灰並不會完全水化，即使表面看起來幹透了，其實石灰仍在水化並一直進行下去，也就是說，水泥會越來越硬。