Структура цементного теста определяет основные физико-механические свойства бетона и бетонных изделий. Она представлена твердой фазой с равномерно распределенными порами и капиллярами, заполненными воздухом или водой в зависимости от степени сухости цементного теста.

Твердая фаза цементного теста состоит из скоплений субмикрокристаллических гидратных образований в виде геля, которые прорастают кристаллическими образованиями, и части зерна цемента, не затронутой гидратацией, находящейся в оболочке плотного геля.

Наличие свежего цемента в цементном тесте даже после многолетнего твердения объясняется механизмом взаимодействия зерен цемента с водой. В начале водозатворения на поверхности зерен цемента образуется оболочка из вязких и непроницаемых гидратов клинкерных минералов. В результате приток воды к зерну цемента замедляется, и тем более, чем толще гидратный слой и выше его плотность. Склонность клинкерных минералов к гидратации приводит к тому, что они поглощают воду из гидратированного геля, который изначально был сильно увлажнен. Это явление, называемое внутренним отсосом, значительно уплотняет гель, что приводит к определенному увеличению прочности цементного камня, но в то же время практически полностью прекращает проникновение воды извне в оставшуюся свежую часть цемента. Таким образом, он внедряется в продукты собственной гидратации.

Наличие в застывшем цементе частей цементных зерен, не прореагировавших с водой, подтверждается не только микроскопическим и рентгенологическим анализами, но и простейшим опытом. Цементный камень, затвердевший в условиях высокой влажности в течение многих лет, снова затвердеет, если его растолочь в мелкую пыль а затем тщательно перемешать с водой. Он также затвердевает при следующем повторении этого эксперимента, но с каждым разом прочность камня уменьшается. При дроблении цементного теста обнажаются свежие части зерен цемента, которые при последующем смешивании с водой продолжают гидратироваться.

Есть такое понятие, как пористость цементного камня. Существует ряд причин образования пор в цементном тесте. Например, избыточная вода, вносимая в цементный камень через цемент, необходимая для химической реакции, а также воздух, содержащийся в цементном тесте при смешивании или адсорбции цементными зернами, физико-химические процессы, которые специфичны в ходе активной реакции смешивания цемента с водой.

Пористость, образованная избытком воды, называется капиллярной. Ее величина напрямую связана с количеством воды, добавляемой в цементную массу, используемую для приготовления теста, и зависит от степени гидратации цемента. Практика показывает, что минимальная капиллярная пористость цементного теста достигается при определенном сочетании величин отношения объема воды к цементной массе и степени ее гидратации. Любое превышение этого водоцементного отношения, оптимального для данной степени гидратации цемента, неизбежно приведет к образованию в бетоне капиллярной пористости.

Предел отношения объема воды к массе цемента, при котором может быть достигнута минимальная пористость цементного теста, составляет 0,5, но при обязательном условии полной гидратации цемента. А если учесть, что добиться полной гидратации цемента в бетоне практически невозможно, то оптимальное значение пористости цементного теста составляет 0,3. Капиллярная пористость цементного теста зависит от минералогического состава клинкера, степени измельчения цемента и условий, в которых происходит процесс твердения бетона. Последний фактор является очень важным с точки зрения соблюдения технологии. Благоприятные условия твердения бетона способствуют накоплению продуктов гидратации цемента, которые заполняют капиллярные поры, образовавшиеся в бетоне в начале твердения. Это увеличивает плотность камня, повышает прочность и долговечность бетона.