石灰石是古代制造水泥的原料。 石灰石是数百万年前海洋生物形成的石头，被加热到约1000摄氏度，分离二氧化碳并留下氧化钙或生石灰。 生石灰被磨成粉末，然后浇水，生石灰发生放热反应，产生氢氧化钙，然后倒入模具中，模具可以缓慢吸收空气中的二氧化碳。 随着水的蒸发，它变成了原始的碳酸灰烬。
但是，这种水泥的缺点是非常怕水，因此古罗马人改进了水泥。 他们在石灰岩中添加了火山灰。 罗马人用这种水泥建造了第一个无钢筋混凝土圆顶，这是一座屹立了 2,000 多年的万神殿。 关键是罗马水泥可以在水下硬化固化，码头可以直接在水下建造。 由于添加了火山灰，罗马水泥的性能非常好。
后来，人们发现火山灰可以用粘土和页岩代替，因为这些原料含有二氧化硅，这改变了水泥的化学性质。 这就是现代水泥的配方，被称为波特兰水泥，发明于 20 世纪 40 年代。
石灰石被粉碎，加入页岩或粘土，研磨成粉末，然后放入窑中高温加热，并在高温下烧成这种坚硬的熟料块。 熟料磨成水泥粉，不单独使用，是混凝土的主要原料。
在混凝土生产过程中，制备骨料、砾石和沙子的混合物，最后放入水泥中。 加水后，水泥粉开始溶解在水中，大量的氢氧化钙使水变成强碱性溶液。 此时，溶液中的主要成分是硅酸三钙，它会继续与水反应，然后慢慢凝结成晶体形状。 由于晶体交错且密度增加，它们最终会导致混凝土硬化。
在这个过程中，水对于这些晶体的形成是必不可少的。 其实水是不会蒸发的，是水分子在化学反应后成为固体混凝土的一部分，所以可以直接浇注到水下，这种化学反应称为水泥水化，水化反应加速了静电，这也是为什么混凝土车需要不断滚动的原因。
骨料和碎混凝土都需要特定的尺寸，而高质量的河砂是提高混凝土强度的关键。 高架桥和地板上使用的混凝土必须由较轻的骨料制成。 混凝土厂的骨料必须经过筛分和称重，并根据不同的用途按比例混合，每种原材料的混合比例由计算机控制。
压力试验证明，混凝土加入骨料和沙子后的强度远高于纯水泥。 混凝土的强度根据原材料的比例而变化，一吨水泥可以拌入5吨混凝土，可以制成任何形状，不仅耐用，成本低，而且易于生产，每年消耗2400万吨桶。
水泥是世界上每年使用最多的材料，其消耗量远远超过所有其他材料的总和。