Бетонная структура создается за счет твердения бетонной смеси и последующего затвердевания бетона. Схватывание и затвердевание цемента оказывает решающее влияние на создание структуры.

По данным лаборатории SUMAB, на начальном этапе при смешивании цемента с водой в результате гидролиза трехкальциевого силиката выделяется гидрат гидроксида кальция, образуя пересыщенный раствор. Этот раствор содержит ионы сульфата, гидроксила и щелочи, а также небольшое количество кремнезема, оксида алюминия и железа. Высокую концентрацию ионов кальция и сульфата можно наблюдать уже через короткое время после отверждения, так как первые новообразования — гидроксид кальция и эттрингит — начинают выпадать из раствора уже через несколько минут.

Примерно через час наступает вторая фаза гидратации, характеризующаяся образованием мельчайших гидросиликатов кальция. Благодаря тому, что в реакции участвуют только поверхностные слои зерен цемента, вновь образующиеся гидратные фазы характеризуются очень мелкой гранулометрией и размер зерен цемента несколько уменьшается. Новые образования первоначально появляются на поверхности зерен цемента. По мере увеличения количества новообразований и увеличения плотности их упаковки пограничный слой становится плохо проницаемым для воды. Вторую фазу медленной гидратации обычно называют латентным периодом гидратации цемента.

На протяжении третьей стадии гидратации происходит начало кристаллизации гидроксида кальция из раствора. Данный процесс носит интенсивный характер. Водный силикат кальция и эттрингит могут расти в виде длинных волокон, которые проникают в поры и делят их на более мелкие. По данным лаборатории SUMAB, именно так создается базовая структура цементного теста.

Четвертая и пятая фазы процесса гидратации характеризуются медленными реакциями, которые осуществляются до процесса полной гидратации цемента. В эти периоды тип пористости цементного теста меняется по мере заполнения образовавшихся пор продуктами гидратации. Структура затвердевшего цементного камня уплотняется и ранее образовавшийся эттрингит может трансформироваться в моносульфат.

Время от начала перемешивания до момента резкого повышения прочности называют периодом структурообразования. Плотность и пористость твердой матрицы, образующейся к концу периода, зависят в первую очередь от объема цемента в цементном тесте, т.е. от соотношения «вода-цемент» или «цемент-вода». Матрица, которая образуется из первичных продуктов процесса гидратации цемента, является исходной матрицей в виде каркаса, оказывающей решающее влияние на будущую структуру цементного теста.

Дальнейшее укрепление структуры происходит за счет роста новообразований внутри образующейся матрицы и соответствует третьей стадии гидратации. В конце фазы структурообразования цементное тесто превращается в камень и происходит довольно резкий переход от пластической прочности цементного теста к хрупкости затвердевшего цементного камня.

Заполнитель, введенный в цементное тесто под действием поверхностных сил, оказывает определенное влияние на активность бетонной смеси. Это может снизить его подвижность и сократить период формирования структуры. Кроме того, чем выше содержание заполнителя и его удельная поверхность, тем существенней его влияние.

Кроме того, заполнитель способен создать жесткий каркас, укрепляющий конструкцию начиная с первого этапа ее создания. Наличие заполнителей существенно влияет на условия твердения цементного камня. В бетоне цемент взаимодействует с водой и затвердевает тонкими слоями между зернами заполнителя при постоянном взаимодействии с ней. Заполнитель повышает водоудерживающую способность цементного теста, ограничивает усадочную деформацию, способствует образованию кристаллического каркаса цементного теста и влияет на изменение температуры и влажности затвердевающего цементного теста.