水泥中主要成分是水泥熟料，水泥熟料的礦物組成有，硅酸三鈣(37％～60%)、硅酸二鈣(15％～37％)、鋁酸三鈣(7％～15％)、鐵鋁酸四鈣(10％～18％)。水泥加水后，其礦物組成很快與水發生水化作用，生成新的化合物如下：
    硅酸三鈣+水＝含水硅酸二鈣十氫氧化鈣
    硅酸二鈣+水＝含水硅酸二鈣
    鋁酸三鈣+水＝含水鋁酸三鈣
    鐵鋁酸四鈣+水＝含水鋁酸三鈣+含水鐵酸鈣
    水化反應所生成的含水硅酸二鈣是難溶于水的膠體；含水鋁酸三鈣、氫氧化鈣及含水鐵酸鈣是能溶于水的化合物。難溶于水的膠體包圍著水泥小顆粒的表面，使水泥漿具有一定的粘性和良好的可塑性。隨著小顆粒內部繼續水化作用，水分逐漸減少，膠體逐漸變稠．使水泥漿逐漸失去塑性，開始凝結，膠體進一步失去水分，同時溶于水的化合物達到飽和后逐漸析出晶體，它貫穿于膠體之中，使水泥漿完全凝結，而開始進入硬化階段。由于晶體逐漸增多，體積增大，加之膠體進一步緊密，使水泥繼續增加強度。
    水泥水化作用時，新化合物的生成、溶解、凝結、硬化，是相互交錯進行的。如能保持適當的溫度和濕度，水泥在幾十年內能繼水化作用而提高強度。