石灰石是古代製造水泥的原料。 石灰石是數百萬年前海洋生物形成的石頭，被加熱到約1000攝氏度，分離二氧化碳並留下氧化鈣或生石灰。 生石灰被磨成粉末，然後澆水，生石灰發生放熱反應，產生氫氧化鈣，然後倒入模具中，模具可以緩慢吸收空氣中的二氧化碳。 隨著水的蒸發，它變成了原始的碳酸灰燼。
但是，這種水泥的缺點是非常怕水，因此古羅馬人改進了水泥。 他們在石灰岩中新增了火山灰。 羅馬人用這種水泥建造了第乙個無鋼筋混凝土圓頂，這是一座屹立了 2,000 多年的萬神殿。 關鍵是羅馬水泥可以在水下硬化固化，碼頭可以直接在水下建造。 由於新增了火山灰，羅馬水泥的效能非常好。
後來，人們發現火山灰可以用粘土和頁岩代替，因為這些原料含有二氧化矽，這改變了水泥的化學性質。 這就是現代水泥的配方，被稱為波特蘭水泥，發明於 20 世紀 40 年代。
石灰石被粉碎，加入頁岩或粘土，研磨成粉末，然後放入窯中高溫加熱，並在高溫下燒成這種堅硬的熟料塊。 熟料磨成水泥粉，不單獨使用，是混凝土的主要原料。
在混凝土生產過程中，製備骨料、礫石和沙子的混合物，最後放入水泥中。 加水後，水泥粉開始溶解在水中，大量的氫氧化鈣使水變成強鹼性溶液。 此時，溶液中的主要成分是矽酸三鈣，它會繼續與水反應，然後慢慢凝結成晶體形狀。 由於晶體交錯且密度增加，它們最終會導致混凝土硬化。
在這個過程中，水對於這些晶體的形成是必不可少的。 其實水是不會蒸發的，是水分子在化學反應後成為固體混凝土的一部分，所以可以直接澆注到水下，這種化學反應稱為水泥水化，水化反應加速了靜電，這也是為什麼混凝土車需要不斷滾動的原因。
骨料和碎混凝土都需要特定的尺寸，而高質量的河砂是提高混凝土強度的關鍵。 高架橋和地板上使用的混凝土必須由較輕的骨料製成。 混凝土廠的骨料必須經過篩分和稱重，並根據不同的用途按比例混合，每種原材料的混合比例由計算機控制。
壓力試驗證明，混凝土加入骨料和沙子後的強度遠高於純水泥。 混凝土的強度根據原材料的比例而變化，一噸水泥可以拌入5噸混凝土，可以製成任何形狀，不僅耐用，成本低，而且易於生產，每年消耗2400萬噸桶。
水泥是世界上每年使用最多的材料，其消耗量遠遠超過所有其他材料的總和。