มีการค้นพบพื้นคอนกรีตในพระราชวังทิรินส์ประเทศกรีซ ซึ่งมีอายุราว 1400 ถึง 1200 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 11 ] [ 12 ]}ปูนขาวถูกนำมาใช้ในกรีซ เช่น ในเกาะครีตและไซปรัส ในช่วง 800 ปีก่อนคริสตกาล ท่อส่งน้ำเจอร์วัน ของชาวอัสซีเรีย (688 ปีก่อนคริสตกาล) ใช้คอนกรีตกันน้ำ [ ^{13 ] คอนกรีต}ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างในสิ่งก่อสร้างโบราณหลายแห่ง^{[ 14 ]}

การผลิตวัสดุคล้ายคอนกรีตขนาดเล็กริเริ่มโดย พ่อค้า ชาวนาบาเทียนผู้ครอบครองและควบคุมโอเอซิสหลายแห่ง และพัฒนาอาณาจักรเล็กๆ ในภูมิภาคซีเรียตอนใต้และจอร์แดนตอนเหนือตั้งแต่ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช พวกเขาค้นพบข้อดีของปูนขาวไฮดรอลิกที่มีคุณสมบัติในการยึดเกาะตัวเองได้บางส่วนเมื่อราว 700 ปีก่อนคริสต์ศักราช พวกเขาสร้างเตาเผาเพื่อผลิตปูนสำหรับก่อสร้าง บ้าน ก่ออิฐพื้นคอนกรีต และบ่อ เก็บน้ำใต้ดินกันน้ำ พวกเขาเก็บบ่อเก็บน้ำเหล่านี้เป็นความลับ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ทำให้ชาวนาบาเทียนสามารถดำรงชีวิตอยู่ในทะเลทรายได้^{[ 15 ]}โครงสร้างบางส่วนเหล่านี้ยังคงมีอยู่จนถึงทุกวันนี้^{[ 15 ]}

ชาวโรมันใช้คอนกรีตอย่างแพร่หลายตั้งแต่ 300 ปีก่อนคริสตกาลจนถึง ค.ศ. 476 ^{[ 17 ]}ในสมัยจักรวรรดิโรมันคอนกรีตโรมัน (หรือopus caementicium ) ทำจากปูนขาวปอซโซลานาและหินภูเขาไฟ^{[ 18 ]}การใช้งานอย่างแพร่หลายในสิ่งก่อสร้างของโรมัน หลายแห่ง ซึ่งเป็นเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์สถาปัตยกรรมที่เรียกว่าการปฏิวัติสถาปัตยกรรมโรมันได้ปลดปล่อยการก่อสร้างของโรมันจากข้อจำกัดของวัสดุหินและอิฐ ทำให้เกิดการออกแบบใหม่ที่ปฏิวัติวงการทั้งในแง่ของความซับซ้อนของโครงสร้างและมิติ^{[ 19 ]}โคลอสเซียมในกรุงโรมสร้างขึ้นจากคอนกรีตเป็นส่วนใหญ่ และ วิหาร แพนธีออนมีโดมคอนกรีตที่ไม่เสริมเหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก^{[ 20 ]}

คอนกรีตตามที่ชาวโรมันรู้จักนั้นเป็นวัสดุใหม่และปฏิวัติวงการ เมื่อนำมาวางในรูปทรงโค้งโดมและหลังคาโค้งมันจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วกลายเป็นมวลที่แข็งแรง ปราศจากแรงผลักและแรงดึงภายในมากมายที่เป็นปัญหาสำหรับผู้สร้างโครงสร้างที่คล้ายกันในหินหรืออิฐ^{[ 21 ]}

การทดสอบสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าopus caementiciumมีความแข็งแรงในการรับแรงอัดใกล้เคียงกับคอนกรีตปอร์ตแลนด์ซีเมนต์สมัยใหม่ (ประมาณ200 กก./ซม. ^² [20 MPa; 2,800 psi] ) ^{[ 22 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีเหล็กเสริมความแข็งแรงใน การรับแรงดึงจึง ต่ำกว่าคอนกรีตเสริมเหล็ก สมัยใหม่มาก และวิธีการใช้งานก็แตกต่างกันด้วย: ^{[ 23 ]}    

คอนกรีตโครงสร้างสมัยใหม่แตกต่างจากคอนกรีตโรมันในรายละเอียดสำคัญสองประการ ประการแรก ความสม่ำเสมอของส่วนผสมมีความเหลวและเป็นเนื้อเดียวกัน ทำให้สามารถเทลงในแบบหล่อได้ แทนที่จะต้องใช้การวางชั้นด้วยมือร่วมกับการวางมวลรวม ซึ่งในการปฏิบัติของโรมัน มักประกอบด้วยเศษหินประการที่สอง เหล็กเสริมแรงแบบรวมทำให้โครงสร้างคอนกรีตสมัยใหม่มีความแข็งแรงมากในการรับแรงดึง ในขณะที่คอนกรีตโรมันสามารถพึ่งพาความแข็งแรงของการยึดเกาะของคอนกรีตเท่านั้นเพื่อต้านทานแรงดึง^{[ 24 ]}

พบว่าความทนทานในระยะยาวของโครงสร้างคอนกรีตโรมันเกิดจากการมีหินภูเขาไฟ และเถ้าถ่านอยู่ในส่วนผสมคอนกรีต การตกผลึกของสแตรตลิง ไจต์ (แคลเซียมอะลูมิโนซิลิเกตไฮเดรตเชิงซ้อน) ^{[ 25 ]}ในระหว่างการก่อตัวของคอนกรีตและการรวมตัวกับโครงสร้างแคลเซียม-อะลูมิเนียม-ซิลิเกต-ไฮเดรตที่คล้ายกัน ช่วยให้คอนกรีตโรมันมีความต้านทานต่อการแตกหักมากกว่าคอนกรีตสมัยใหม่^{[ 26 ]}นอกจากนี้ คอนกรีตโรมันยังทนต่อการกัดเซาะจากน้ำทะเลได้ดีกว่าคอนกรีตสมัยใหม่มาก วัสดุภูเขาไฟที่กล่าวมาข้างต้นจะทำปฏิกิริยากับน้ำทะเลเพื่อสร้างผลึกอัลโทเบอร์โมไรต์เมื่อเวลาผ่านไป^{[ 27 ] [ 28 ]}การใช้การผสมร้อนในการเตรียมคอนกรีต ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเศษ หินปูน ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ได้รับการเสนอให้ช่วยให้คอนกรีตโรมันมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองได้^{[ 29 ] [ 30 ]}

การใช้คอนกรีตอย่างแพร่หลายในสิ่งก่อสร้างของโรมันหลายแห่ง ทำให้สิ่งก่อสร้างหลายแห่งยังคงอยู่มาจนถึงปัจจุบันโรงอาบน้ำคาราคัลลาในกรุงโรมเป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งเท่านั้น สะพานและท่อ ส่งน้ำของโรมัน หลายแห่ง เช่น สะพานปงต์ดูการ์ด อันงดงาม ในทางตอนใต้ของฝรั่งเศส มีการหุ้มด้วยอิฐบนแกนคอนกรีต เช่นเดียวกับโดมของวิหารแพนธีออน

ในบริเตนหลังยุคจักรวรรดิโรมันมีหลักฐานการใช้ปูนขาวเผาอย่างต่อเนื่อง และมีการค้นพบซากโรงโม่ปูนในศตวรรษที่ 8 ในนอร์ทแธมป์ตันเชียร์แต่เชื่อกันว่าอุณหภูมิเตาเผาที่ต่ำในการเผาปูนขาว การขาดปอซโซลานา การผสมที่ไม่ดี และวัฒนธรรมการก่อสร้างด้วยไม้ของชาวแองโกล-แซกซอน ล้วนมีส่วนทำให้คุณภาพของคอนกรีตและปูนลดลง แต่ก็ไม่ได้สูญหายไป ตั้งแต่ศตวรรษที่ 11 ในอังกฤษ การใช้หินในการก่อสร้างโบสถ์และปราสาท เพิ่มมากขึ้น ทำให้ความต้องการปูนเพิ่มขึ้น คุณภาพเริ่มดีขึ้นในศตวรรษที่ 12 ผ่านการบดและการร่อนที่ดีขึ้น ปูนขาวและคอนกรีตในยุคกลางไม่ใช่ปูนไฮดรอลิก และใช้สำหรับการยึดเกาะงานก่ออิฐ การ "ก่อกองไฟ" (การยึด เกาะ แกนก่ออิฐหิน ) และฐานรากบาร์โธโลเมอุส แองกลิคัสในหนังสือDe proprietatibus rerum (1240) ของเขาได้อธิบายถึงการทำปูน ในคำแปลภาษาอังกฤษจากปี 1397 ระบุว่า "lyme ... เป็นหินปูนชนิดหนึ่ง เมื่อผสมกับ sonde และน้ำจะได้ปูนขาว" ตั้งแต่ศตวรรษที่ 14 คุณภาพของปูนขาวก็กลับมาดีเยี่ยมอีกครั้ง แต่ตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 เป็นต้นมาจึงเริ่มมีการเติม pozzolana ลงไปกันอย่างแพร่หลาย^{[ 31 ]}

คอนกรีตของชาวมายาที่ซากปรักหักพังของUxmal (ค.ศ. 850–925) ได้รับการอ้างอิงในIncidents of Travel in the YucatánโดยJohn L. Stephens “หลังคาแบนและถูกคลุมด้วยซีเมนต์” “พื้นเป็นซีเมนต์ บางส่วนแข็ง แต่เนื่องจากการสัมผัสเป็นเวลานานจึงแตกและพังทลายลงเมื่อเหยียบย่ำ” “แต่ผนังทั้งหมดแข็งแรงและประกอบด้วยหินขนาดใหญ่ฝังอยู่ในปูน แข็งเกือบเท่าหิน” ^{[ 32 ]}

ปูนไฮดรอลิกในยุคกลางทำขึ้นจากการเติมพอซโซลาน เช่น เซรามิกบด ดินภูเขาไฟ หรือดินแปรสภาพจากแหล่งสะสมเฉพาะที่มีคุณสมบัติพอซโซลานที่ทราบ เช่นทราสหรือโอปอลที่ไม่เป็นผลึก ปูนไฮดรอลิกถูกใช้ในครีตยุคกลาง การใช้ทรายเฉพาะที่มีเถ้าภูเขาไฟในปูนของอิตาลีตอนใต้ในช่วงศตวรรษที่ 10-11 อาจบ่งชี้ถึงความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของมัน^{[ 33 ]}

ตำราสถาปัตยกรรมโรมันDe architecturaโดยVitruviusมีคำอธิบายเกี่ยวกับปูนซีเมนต์โรมัน และสำเนาที่ห้องสมุดของชาร์เลมาญได้ก่อให้เกิดสำเนายุคกลางจำนวนมากที่ยังคงหลงเหลืออยู่จนถึงปัจจุบัน สำเนาที่อารามเซนต์กัลล์ถูกค้นพบโดยPoggio Braccioliniในปี 1414 ฉบับพิมพ์ครั้งแรกได้รับการตีพิมพ์ในปี 1486 โดยFra Giovanni Sulpitiusและมีการตีพิมพ์ฉบับภาษาอิตาลี เยอรมัน ฝรั่งเศส สเปน และอังกฤษ ระหว่างปี 1520 ถึง 1692 ^{[ 31 ]}

อู่ต่อเรือในเวนิสในศตวรรษที่ 16 ใช้ปูนขาวไฮดรอลิกในฐานราก ปูนไฮดรอลิกยังถูกใช้ในห้องอาบน้ำออตโตมันในบูดาเปสต์ในช่วงเวลาเดียวกันด้วย^{[ 33 ]}

คลองดูมิดิถูกสร้างขึ้นโดยใช้คอนกรีตในปี พ.ศ. 2313 ^{[ 34 ]}

ทราสจากไรน์แลนด์ถูกนำมาผสมกับปูนขาวในอังกฤษในศตวรรษที่ 17 รวมถึงสำหรับเขื่อนของเมืองแทนเจียร์ของอังกฤษ (ค.ศ. 1663-1683) ซึ่งใช้ปอซโซลานาของอิตาลีที่ วิศวกร ชาวเจนัว แนะนำและจัดหาให้ ที่ท่าเรือตูลงฐานรากคอนกรีตถูกสร้างขึ้นโดยใช้ปอซโซลานาหรือทราส ปูนขาว ทราย กรวด และตะกรันหรือขี้เถ้า การบูรณะฐานรากของสะพานเอสเซ็กซ์ ในปี ค.ศ. 1752 โดยจอร์จ เซมเปิลประกอบด้วยส่วนผสมของหินก้อนเล็ก ทราย และปูนขาวผง^{[ 31 ]}

บางทีความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่สุดในการใช้คอนกรีตสมัยใหม่ก็คือหอคอยสมีตันซึ่งสร้างโดยวิศวกรชาวอังกฤษจอห์น สมีตันในเมืองเดวอนประเทศอังกฤษ ระหว่างปี 1756 ถึง 1759 ประภาคารเอ็ดดี้สโตน แห่งที่สามนี้ เป็นผู้บุกเบิกการใช้ปูนขาวไฮดรอลิกในคอนกรีต โดยใช้ก้อนกรวดและผงอิฐเป็นวัสดุผสม^{[ 35 ]}

วิธีการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้รับการพัฒนาในอังกฤษและจดสิทธิบัตรโดยโจเซฟ แอสปดินในปี พ.ศ. 2467 ^{[ 36 ]}แอสปดินเลือกชื่อนี้เพราะมีความคล้ายคลึงกับหินปอร์ตแลนด์ซึ่งขุดได้จากเกาะปอร์ตแลนด์ในดอร์เซ็ตประเทศอังกฤษ ลูกชายของเขาวิลเลียมได้พัฒนาต่อยอดมาจนถึงช่วงปี พ.ศ. 2483 ทำให้เขาได้รับการยอมรับในฐานะผู้พัฒนาปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ "สมัยใหม่" ^{[ 37 ]}

คอนกรีตเสริมเหล็กถูกคิดค้นขึ้นในปี พ.ศ. 2492 โดยโจเซฟ โมนิเยร์ [ ^{38 ] และ}บ้านคอนกรีตเสริมเหล็กหลังแรกสร้างโดยฟรองซัวส์ โคอิกเนต์^{[ 39 ]}ในปี พ.ศ. 2496 สะพานคอนกรีตเสริมเหล็กแห่งแรกได้รับการออกแบบและสร้างโดยโจเซฟ โมนิเยร์ในปี พ.ศ. 2418 ^{[ 40 ]}

คอนกรีตอัดแรงและคอนกรีตดึงภายหลังได้รับการบุกเบิกโดยEugène Freyssinet วิศวกร โครงสร้างและโยธาชาวฝรั่งเศสส่วนประกอบหรือโครงสร้างคอนกรีตจะถูกอัดด้วยสายเคเบิลเอ็นระหว่างหรือหลังการผลิตเพื่อเสริมความแข็งแรงต้านทานแรงดึงที่เกิดขึ้นเมื่อใช้งาน Freyssinet ได้จดสิทธิบัตรเทคนิคนี้เมื่อวันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2461 ^{[ 41 ]}

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นปูนซีเมนต์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดในการใช้งานทั่วไป เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอนกรีตปูนฉาบและปูนปลาสเตอร์ หลาย ชนิด^{[ 44 ]}ประกอบด้วยส่วนผสมของแคลเซียมซิลิเกต ( อะไลต์เบไลต์ ) อะลูมิเนตและเฟอร์ไรต์ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และวัสดุที่คล้ายกันทำโดยการให้ความร้อนหินปูน (แหล่งของแคลเซียม) กับดินเหนียวหรือหินดินดาน (แหล่งของซิลิคอน อะลูมิเนียม และเหล็ก) และบดผลิตภัณฑ์นี้ (เรียกว่าคลินเกอร์ ) กับแหล่งของซัลเฟต (โดยทั่วไปคือยิปซัม )

เตาเผาซีเมนต์มีขนาดใหญ่ ซับซ้อน และมีฝุ่นละอองมากโดยธรรมชาติ ในบรรดาส่วนผสมต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตคอนกรีตในปริมาณที่กำหนด ซีเมนต์เป็นส่วนผสมที่ใช้พลังงานมากที่สุด แม้แต่เตาเผาที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพก็ยังต้องใช้พลังงาน 3.3 ถึง 3.6 กิกะจูลในการผลิตคลินเกอร์หนึ่งตันแล้วบดให้เป็นซีเมนต์เตาเผาหลายแห่งสามารถใช้เชื้อเพลิงจากของเสียที่กำจัดได้ยาก ซึ่งที่พบมากที่สุดคือยางรถยนต์ใช้แล้ว อุณหภูมิที่สูงมากและระยะเวลาที่ยาวนานที่อุณหภูมิเหล่านั้นทำให้เตาเผาซีเมนต์สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ใช้งานยากได้อย่างมีประสิทธิภาพและสมบูรณ์^{[ 45 ]}สารประกอบหลักห้าชนิดของแคลเซียมซิลิเกตและอะลูมิเนตที่ประกอบเป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์มีน้ำหนักตั้งแต่ 5 ถึง 50%

การผสมน้ำกับวัสดุประสานจะทำให้เกิดเนื้อปูนซีเมนต์โดยกระบวนการไฮเดรชั่น เนื้อปูนซีเมนต์จะยึดเกาะมวลรวมเข้าด้วยกัน เติมเต็มช่องว่างภายใน และทำให้ไหลได้สะดวกยิ่งขึ้น^{[ 46 ]}

ตามที่กฎของ Abrams ระบุไว้ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ที่ต่ำกว่าจะทำให้คอนกรีตมีความแข็งแรงและทนทาน มากขึ้น ในขณะที่น้ำที่มากขึ้นจะทำให้คอนกรีตไหลได้ดีขึ้นและมีค่า การยุบตัวสูงขึ้น ^{[ 47 ]}การไฮเดรชั่นของซีเมนต์เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกิดขึ้นพร้อมกัน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการพอลิเมอไรเซชั่น การเชื่อมโยงกันของส่วนประกอบซิลิเกตและอะลูมิเนต รวมถึงการยึดเกาะกับอนุภาคทรายและกรวดเพื่อสร้างมวลแข็ง^{[ 48 ]}ตัวอย่างหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงคือการไฮเดรชั่นของไตรแคลเซียมซิลิเกต:

สัญลักษณ์ทางเคมีของซีเมนต์ : C₃S + H → CSH + CH₄ + ความ  

สัญลักษณ์มาตรฐาน: Ca₃SiO₅ H₂O → CaO・SiO₂H₂O ) + Ca(OH) ₂ ร้อน             

สมดุลแล้ว: 2 Ca SiO + 7 H O → 3 CaO・2 SiO ・4 H O (เจล) + 3 Ca(OH) + ความร้อน                           

                                            (โดยประมาณ เนื่องจากอัตราส่วนที่แน่นอนของ CaO, SiO2 H2O CSH สามารถเปลี่ยนแปลงได้) ^{[ 48 ]}

การไฮเดรชั่น (การบ่ม) ของซีเมนต์นั้นไม่สามารถย้อนกลับได้^{[ 49 ]}

มวลรวมละเอียดและหยาบประกอบเป็นส่วนประกอบหลักของส่วนผสมคอนกรีต ทรายกรวดธรรมชาติ และหินบดถูกนำมาใช้เป็นหลักสำหรับวัตถุประสงค์นี้ มวลรวมรีไซเคิล (จากขยะจากการก่อสร้าง การรื้อถอน และการขุด) ถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อทดแทนมวลรวมธรรมชาติบางส่วน ในขณะที่มวลรวมที่ผลิตขึ้นหลายชนิด รวมถึง ตะกรัน เตาหลอมเหล็ก ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ และเถ้าก้นเตาก็ได้รับอนุญาตให้ใช้ได้เช่นกัน^{[ 51 ]}

การกระจายขนาดของมวลรวมเป็นตัวกำหนดปริมาณสารยึดเกาะที่ต้องการ มวลรวมที่มีการกระจายขนาดที่สม่ำเสมอมากจะมีช่องว่างขนาดใหญ่ที่สุด ในขณะที่การเพิ่มมวลรวมที่มีอนุภาคขนาดเล็กกว่าจะช่วยเติมเต็มช่องว่างเหล่านี้ สารยึดเกาะต้องเติมเต็มช่องว่างระหว่างมวลรวมและยึดพื้นผิวของมวลรวมเข้าด้วยกัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นส่วนประกอบที่มีราคาแพงที่สุด ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงขนาดของมวลรวมจึงช่วยลดต้นทุนของคอนกรีตได้^{[ 52 ]}มวลรวมมักจะแข็งแรงกว่าสารยึดเกาะเสมอ ดังนั้นการใช้มวลรวมจึงไม่ส่งผลเสียต่อความแข็งแรงของคอนกรีต

การกระจายตัวของมวลรวมใหม่หลังจากอัดแน่นมักทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอเนื่องจากอิทธิพลของการสั่นสะเทือน ซึ่งอาจนำไปสู่การไล่ระดับความแข็งแรง^{[ 53 ]}

บางครั้งมีการเติม หินประดับ เช่น หินควอตไซต์หินแม่น้ำขนาดเล็ก หรือเศษแก้วบดลงบนพื้นผิวคอนกรีตเพื่อสร้างพื้นผิว "โชว์หินกรวด" ที่สวยงาม ซึ่งเป็นที่นิยมในหมู่นักออกแบบภูมิทัศน์

สารผสมเพิ่มเติมคือวัสดุในรูปผงหรือของเหลวที่เติมลงในคอนกรีตเพื่อให้ได้คุณลักษณะบางอย่างที่ไม่สามารถหาได้จากการผสมคอนกรีตธรรมดา สารผสมเพิ่มเติมถูกกำหนดให้เป็นการเติม "ในขณะที่กำลังเตรียมส่วนผสมคอนกรีต" ^{[ 54 ]}สารผสมเพิ่มเติมที่พบได้บ่อยที่สุดคือสารหน่วงการแข็งตัวและสารเร่งการแข็งตัว ในการใช้งานปกติ ปริมาณสารผสมเพิ่มเติมจะน้อยกว่า 5% โดยมวลของซีเมนต์และจะถูกเติมลงในคอนกรีตในขณะที่ทำการผสม^{[ 55 ]} (ดู§  การผลิตด้านล่าง) ประเภทของสารผสมเพิ่มเติมที่พบได้ทั่วไป^{[ 56 ]}มีดังต่อไปนี้:

• สารเร่งปฏิกิริยาช่วยเร่งกระบวนการไฮเดรชั่น (การแข็งตัว) ของคอนกรีต วัสดุที่ใช้โดยทั่วไป ได้แก่แคลเซียมคลอไรด์แคลเซียมไนเตรตและโซเดียมไนเตรตอย่างไรก็ตาม การใช้คลอไรด์อาจทำให้เหล็กเสริมเกิดการกัดกร่อนและเป็นสิ่งต้องห้ามในบางประเทศ ดังนั้นไนเตรตจึงอาจเป็นที่นิยมมากกว่า แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเกลือคลอไรด์ก็ตาม สารเร่งปฏิกิริยามีประโยชน์อย่างยิ่งในการปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีตในสภาพอากาศหนาวเย็น
• สารดักอากาศจะเพิ่มและดักจับฟองอากาศขนาดเล็กในคอนกรีต ซึ่งช่วยลดความเสียหายระหว่างวัฏจักรการแข็งตัวและการละลาย ทำให้มี ความทนทาน มากขึ้น อย่างไรก็ตาม อากาศที่ดักจับนั้นมีผลเสียต่อความแข็งแรง เนื่องจากอากาศ 1% อาจลดความแข็งแรงในการรับแรงอัดลง 5% ^{[ 57 ]}หากมีอากาศติดอยู่ในคอนกรีตมากเกินไปอันเป็นผลมาจากกระบวนการผสม สามารถใช้ สารลดฟองเพื่อกระตุ้นให้ฟองอากาศรวมตัวกัน ลอยขึ้นสู่ผิวของคอนกรีตเปียก แล้วกระจายตัวออกไป
• สารยึดเกาะใช้ในการสร้างพันธะระหว่างคอนกรีตเก่าและใหม่ (โดยทั่วไปเป็นโพลิเมอร์ชนิดหนึ่ง) ซึ่งทนต่ออุณหภูมิได้กว้างและทนต่อการกัดกร่อน
• สารยับยั้งการกัดกร่อนใช้เพื่อลดการกัดกร่อนของเหล็กและเหล็กเส้นในคอนกรีต
• โดยทั่วไปแล้วจะมีการเติมสารผสมผลึกในระหว่างการผสมคอนกรีตเพื่อลดการซึมผ่าน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับน้ำและอนุภาคซีเมนต์ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ทำให้เกิดผลึกรูปเข็มที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะเข้าไปเติมเต็มรูพรุนและรอยแตกขนาดเล็กในคอนกรีตเพื่อปิดกั้นทางเดินของน้ำและสารปนเปื้อนที่มากับน้ำ คอนกรีตที่มีส่วนผสมของสารผสมผลึกสามารถปิดผนึกตัวเองได้ เนื่องจากเมื่อสัมผัสกับน้ำอย่างต่อเนื่องจะกระตุ้นกระบวนการตกผลึกอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจได้ถึงการป้องกันน้ำอย่างถาวร
• สามารถใช้ สีผสมอาหารเพื่อเปลี่ยนสีของคอนกรีตเพื่อความสวยงามได้
• สารเพิ่มความยืดหยุ่น (Plasticizers)ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานของคอนกรีตสด ทำให้สามารถเทได้ง่ายขึ้น โดยใช้แรงในการอัดแน่นน้อยลง สารเพิ่มความยืดหยุ่นที่ใช้กันทั่วไปคือ ลิกโนซัลโฟเนต สารเพิ่มความยืดหยุ่นสามารถใช้เพื่อลดปริมาณน้ำในคอนกรีตโดยยังคงรักษาความสามารถในการทำงานไว้ได้ และบางครั้งจึงเรียกว่าสารลดน้ำเนื่องจากการใช้งานดังกล่าว การปรับปรุงคุณสมบัติดังกล่าวช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของคอนกรีต
• สารลดน้ำชนิดพิเศษ (หรือเรียกว่าสารลดน้ำประสิทธิภาพสูง) เป็นสารลดน้ำชนิดหนึ่งที่มีผลเสียต่อคอนกรีตน้อยกว่า และสามารถใช้เพิ่มความสามารถในการทำงานได้ดีกว่าสารลดน้ำแบบดั้งเดิม สารลดน้ำชนิดพิเศษใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงอัด เพิ่มความสามารถในการทำงานของคอนกรีต และลดปริมาณน้ำที่ต้องการลง 15–30%
• สารช่วยในการปั๊มช่วยให้ปั๊มได้ง่ายขึ้น ทำให้เนื้อครีมข้นขึ้น และลดการแยกตัวและการไหลเยิ้ม
• สารหน่วงการแข็งตัวจะชะลอการไฮเดรชั่นของคอนกรีตและใช้ในการเทคอนกรีตปริมาณมากหรือยากลำบาก ซึ่งไม่ต้องการให้มีการแข็งตัวเพียงบางส่วนก่อนการเทเสร็จสมบูรณ์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเทคอนกรีตในสภาพอากาศร้อนและการใช้งานคอนกรีตจำนวนมากเพื่อควบคุมเวลาการแข็งตัวและลดความเสี่ยงของการเกิดรอยต่อเย็น สารหน่วงการแข็งตัวทั่วไป ได้แก่น้ำตาลโซเดียมกลูโคเนตกรดซิตริกและกรดทาร์ทาริก^{[ 58 ] [ 59 ]}

วัสดุอนินทรีย์ที่มี คุณสมบัติ ปอซโซลานิกหรือไฮดรอลิกแฝง วัสดุที่ มีเม็ดละเอียด มากเหล่านี้ จะถูกเติมลงในส่วนผสมคอนกรีตเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีต (สารเติมแต่งแร่ธาตุ) ^{[ 55 ]}หรือใช้แทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (ปูนซีเมนต์ผสม) ^{[ 63 ]}ผลิตภัณฑ์ที่ผสมหินปูนเถ้าลอย ตะกรันเตาหลอมและวัสดุที่มีประโยชน์อื่นๆ ที่มีคุณสมบัติปอซโซลานิกกำลังได้รับการทดสอบและใช้งาน การพัฒนาเหล่านี้มีความสำคัญเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อลดผลกระทบที่เกิดจากการใช้ปูนซีเมนต์ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นหนึ่งในผู้ผลิตก๊าซเรือนกระจก รายใหญ่ที่สุด (ประมาณ 5 ถึง 10%) ของโลก ^{[ 64 ]} การใช้วัสดุทาง เลือกยังสามารถลดต้นทุน ปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีต และรีไซเคิลของเสีย ซึ่งอย่างหลังนี้มีความเกี่ยวข้องกับ แง่ มุมเศรษฐกิจหมุนเวียนของอุตสาหกรรมการก่อสร้างซึ่งมีความต้องการเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ พร้อมกับผลกระทบที่มากขึ้นต่อการสกัดวัตถุดิบ การสร้างของเสีย และการจัดการขยะฝังกลบ

• เถ้าลอย : ผลพลอยได้จากโรงไฟฟ้า พลังงานถ่านหิน ใช้เพื่อทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์บางส่วน (มากถึง 60% โดยมวล) คุณสมบัติของเถ้าลอยขึ้นอยู่กับชนิดของถ่านหินที่เผา โดยทั่วไป เถ้าลอยซิลิกาจะมีคุณสมบัติเป็นปอซโซลานิกในขณะที่ เถ้าลอย แคลเซียมจะมีคุณสมบัติทางไฮดรอลิกแฝง^{[ 65 ]}
• ตะกรันเตาหลอมเหล็กบดละเอียด (GGBFS หรือ GGBS): ผลพลอยได้จากการผลิตเหล็กถูกนำมาใช้ทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ บางส่วน (มากถึง 80% โดยมวล) มีคุณสมบัติทางไฮดรอลิกแฝง^{[ 66 ]}
• ซิลิกาฟูม : ผลพลอยได้จากการผลิตโลหะผสมซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอน ซิลิกาฟูมมีลักษณะคล้ายกับเถ้าลอย แต่มีขนาดอนุภาคเล็กกว่าถึง 100 เท่า ส่งผลให้มีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูงขึ้นและเกิดปฏิกิริยาพอซโซลานิกได้ เร็วกว่ามาก ซิลิกาฟูมใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของคอนกรีต แต่โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องใช้สารลดน้ำพิเศษเพื่อให้ใช้งานได้^{[ 67 ]}
• เมตาคาโอลินที่มีปฏิกิริยาสูง(HRM): เมตาคาโอลินใช้ในการผลิตคอนกรีตที่มีความแข็งแรงและทนทานใกล้เคียงกับคอนกรีตที่ทำจากซิลิกาฟูม โดยทั่วไปซิลิกาฟูมจะมีสีเทาเข้มหรือดำ แต่เมตาคาโอลินที่มีปฏิกิริยาสูงมักมีสีขาวสว่าง ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้สำหรับคอนกรีตทางสถาปัตยกรรมที่ให้ความสำคัญกับรูปลักษณ์
• สามารถเพิ่มนาโนไฟเบอร์คาร์บอน ลงในคอนกรีตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงอัดและเพิ่มค่า โมดูลัสของยัง (Young's modulus ) รวมทั้งปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบความเครียด การประเมินความเสียหาย และการตรวจสอบสุขภาพของคอนกรีตด้วยตนเอง เส้นใยคาร์บอนมีข้อดีหลายประการในด้านคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้า (เช่น ความแข็งแรงที่สูงขึ้น) และพฤติกรรมการตรวจสอบตนเองเนื่องจากความแข็งแรงดึง สูง และการนำไฟฟ้าสูง^{[ 68 ]}
• มีการเติมผลิตภัณฑ์คาร์บอนเพื่อทำให้คอนกรีตนำไฟฟ้าได้ เพื่อวัตถุประสงค์ในการละลายน้ำแข็ง^{[ 69 ]}
• งานวิจัยใหม่จากมหาวิทยาลัยคิตะคิวชู ของญี่ปุ่น แสดงให้เห็นว่า การนำผ้าอ้อมใช้แล้วที่ซักและอบแห้งแล้วมาผสมใหม่ สามารถเป็นทางออกด้านสิ่งแวดล้อมในการลดปริมาณขยะฝังกลบและลดการใช้ทรายในการผลิตคอนกรีตได้ มีการสร้างบ้านตัวอย่างในอินโดนีเซียเพื่อทดสอบความแข็งแรงและความทนทานของวัสดุผสมผ้าอ้อม-ซีเมนต์แบบใหม่^{[ 70 ]}

อัตรา ส่วนผสมคอนกรีตที่ออกแบบนั้นถูกกำหนดโดยวิศวกรหลังจากวิเคราะห์คุณสมบัติของส่วนผสมเฉพาะที่ใช้ แทนที่จะใช้ "อัตราส่วนผสมมาตรฐาน" เช่น ปูนซีเมนต์ 1 ส่วน ทราย 2 ส่วน และหินกรวด 4 ส่วน วิศวกรโยธาจะออกแบบส่วนผสมคอนกรีตเฉพาะเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของสถานที่และสภาพแวดล้อมอย่างแม่นยำ โดยกำหนดอัตราส่วนของวัสดุ และมักจะออกแบบสารเติมแต่งเพื่อปรับแต่งคุณสมบัติหรือเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนผสม คอนกรีตที่ออกแบบตามสั่งสามารถมีคุณสมบัติที่หลากหลายซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยอัตราส่วนผสมมาตรฐานทั่วไป แต่การมีส่วนร่วมของวิศวกรมักจะเพิ่มต้นทุนของส่วนผสมคอนกรีต

ส่วนผสมคอนกรีตโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ ส่วนผสมตามปริมาณที่กำหนด ส่วนผสมมาตรฐาน และส่วนผสมตามการออกแบบ

อัตราส่วนการผสมที่ระบุไว้จะแสดงเป็นปริมาตร${\displaystyle {\text{ซีเมนต์$ ส่วนผสมโดยประมาณ ( ทราย : หินกรวด) เป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วในการทราบคุณสมบัติพื้นฐานของคอนกรีตสำเร็จรูปโดยไม่ต้องทำการทดสอบล่วงหน้า

หน่วยงานกำกับดูแลต่างๆ (เช่นมาตรฐานอังกฤษ ) กำหนดอัตราส่วนการผสมโดยประมาณเป็นเกรดต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะเรียงจากความแข็งแรงในการรับแรงอัด ต่ำไป จนถึงความแข็งแรงในการรับแรงอัดสูง เกรดเหล่านี้มักจะบ่งบอกถึงความแข็งแรงในการบ่ม 28 วัน^{[ 72 ]}

การผสมอย่างทั่วถึงเป็นสิ่งสำคัญในการผลิตคอนกรีตที่มีคุณภาพและสม่ำเสมอ

การผสมแบบแยกส่วนแสดงให้เห็นว่าการผสมซีเมนต์และน้ำให้เป็นเนื้อเดียวกันก่อนที่จะรวมวัสดุเหล่านี้กับ มวล รวมสามารถเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงอัดของคอนกรีตที่ได้^{[ 73 ]}โดยทั่วไปแล้วเนื้อปูนจะถูกผสมใน เครื่องผสมแบบ ความเร็วสูงชนิดเฉือนที่ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ ( w/c ) 0.30 ถึง 0.45 โดยมวล ส่วนผสมซีเมนต์สำเร็จรูปอาจรวมถึงสารเติมแต่ง เช่น สารเร่งปฏิกิริยาหรือสารหน่วงปฏิกิริยา สารลดน้ำสารสีหรือซิลิกาฟูมจากนั้นเนื้อปูนที่ผสมไว้ล่วงหน้าจะถูกผสมกับมวลรวมและน้ำที่เหลืออยู่ และการผสมขั้นสุดท้ายจะเสร็จสมบูรณ์ในอุปกรณ์ผสมคอนกรีตทั่วไป^{[ 74 ]}

การผสมเสียงสะท้อนยังพบว่ามีประสิทธิภาพในการผลิตวัสดุซีเมนต์ประสิทธิภาพสูงพิเศษ เนื่องจากผลิตเมทริกซ์ที่หนาแน่นและมีรูพรุนต่ำ^{[ 75 ]}

ความสามารถในการทำงาน (Workability) คือความสามารถของส่วนผสมคอนกรีตสด (ที่ยังคงสภาพเป็นพลาสติก) ในการเติมเต็มแบบหล่อได้อย่างเหมาะสมด้วยการทำงานที่ต้องการ (การเท การปั๊ม การเกลี่ย การอัด การสั่น) โดยไม่ลดคุณภาพของคอนกรีต ความสามารถในการทำงานขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำ มวลรวม (รูปร่างและการกระจายขนาด) ปริมาณซีเมนต์ และอายุ (ระดับการไฮเดรชั่น ) และสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเติมสารเคมี เช่น สารลดน้ำ (superplasticizer) การเพิ่มปริมาณน้ำหรือการเติมสารเคมีจะช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานของคอนกรีต น้ำที่มากเกินไปจะนำไปสู่การแยกตัวของมวลรวม (เมื่อซีเมนต์และมวลรวมเริ่มแยกตัว) ทำให้คอนกรีตที่ได้มีคุณภาพลดลง การเปลี่ยนแปลงการกระจายขนาดของมวลรวมก็อาจส่งผลต่อความสามารถในการทำงานของคอนกรีตเช่นกัน แม้ว่าจะสามารถใช้การกระจายขนาดของมวลรวมที่หลากหลายสำหรับการใช้งานต่างๆ ได้ก็ตาม^{[ 76 ] [ 77 ]}การไล่ระดับที่ไม่พึงประสงค์อาจหมายถึงการใช้หินกรวดขนาดใหญ่ที่ใหญ่เกินไปสำหรับขนาดของแบบหล่อ หรือมีหินกรวดขนาดเล็กน้อยเกินไปที่จะใช้เติมช่องว่างระหว่างหินกรวดขนาดใหญ่ หรือใช้ทรายน้อยเกินไปหรือมากเกินไปด้วยเหตุผลเดียวกัน หรือใช้น้ำน้อยเกินไป หรือใช้ซีเมนต์มากเกินไป หรือแม้กระทั่งใช้หินบดหยาบแทนหินกรวดกลมเรียบ เช่น กรวด การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้และปัจจัยอื่นๆ อาจส่งผลให้ส่วนผสมแข็งเกินไป กล่าวคือ ไม่ไหลหรือกระจายตัวได้อย่างราบรื่น ยากที่จะใส่ลงในแบบหล่อ และยากต่อการตกแต่งพื้นผิว^{[ 78 ]}

ความสามารถในการทำงานของ คอนกรีตสามารถวัดได้โดย การทดสอบการยุบตัวของคอนกรีต ซึ่งเป็นการวัดความยืดหยุ่นของคอนกรีตสดอย่างง่ายตาม มาตรฐานการทดสอบ ASTM C 143 หรือ EN 12350-2 โดยปกติแล้ว การวัดการยุบตัวจะทำโดยการเติมตัวอย่างคอนกรีตสดลงใน " กรวย Abrams " วางกรวยโดยให้ด้านกว้างคว่ำลงบนพื้นผิวเรียบที่ไม่ดูดซับน้ำ จากนั้นเติมคอนกรีตลงไปสามชั้นที่มีปริมาตรเท่ากัน โดยใช้แท่งเหล็กอัดแต่ละชั้นเพื่ออัดให้แน่น เมื่อยกกรวยขึ้นอย่างระมัดระวัง วัสดุที่อยู่ภายในจะยุบตัวลงในปริมาณหนึ่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ตัวอย่างที่ค่อนข้างแห้งจะยุบตัวน้อยมาก โดยมีค่าการยุบตัวหนึ่งถึงสองนิ้ว (25 ถึง 51 มม.)จากหนึ่งฟุต (300 มม.)ตัวอย่างคอนกรีตที่ค่อนข้างเปียกอาจยุบตัวได้มากถึงแปดนิ้ว (200 มม.)ความสามารถในการทำงานยังสามารถวัดได้โดยการทดสอบบนโต๊ะไหล (flow table test )   

ค่าการยุบตัวสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเติมสารเคมีผสม เช่น สารทำให้พลาสติกหรือสารทำให้พลาสติกยิ่งยวดโดยไม่ต้องเปลี่ยนอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ [ ^{79 ] สาร}ผสมอื่นๆ บางชนิด โดยเฉพาะสารผสมที่ทำให้เกิดฟองอากาศ สามารถเพิ่มค่าการยุบตัวของส่วนผสมได้

คอนกรีตไหลตัวสูง เช่นคอนกรีตที่อัดตัวได้เองจะถูกทดสอบด้วยวิธีการวัดการไหลแบบอื่น วิธีหนึ่งคือการวางกรวยไว้ที่ปลายด้านแคบและสังเกตการไหลของส่วนผสมผ่านกรวยขณะที่ค่อยๆ ยกกรวยขึ้น

หลังจากผสมแล้ว คอนกรีตจะมีลักษณะเป็นของเหลวและสามารถสูบไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้

คอนกรีตแอสฟัลต์ (โดยทั่วไปเรียกว่าแอสฟัลต์ [ ^{84 ] แบ}ล็กท็อปหรือเพฟเมนต์ในอเมริกาเหนือ และทาร์แมค บิทูเมนแมคคาดัมหรือโรลเลอร์แอสฟัลต์ในสหราชอาณาจักรและไอร์แลนด์ ) เป็นวัสดุผสมที่ใช้กันทั่วไปในการปูผิวถนนลานจอดรถสนามบินรวมถึงแกนกลางของเขื่อน^{[ 85 ]} ส่วนผสมแอสฟัลต์ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้าง ทางเท้าตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ^{[ 86 ]}ประกอบด้วยมวลรวมแร่ที่ยึดติดกันด้วยแอสฟัลต์ วางเป็นชั้นๆ และอัดแน่น กระบวนการนี้ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาโดย เอ็ดเวิร์ด เดอ สเมดต์นักประดิษฐ์ชาวเบลเยียมและผู้อพยพชาวอเมริกัน^{[ 87 ]}

คำว่าคอนกรีตแอสฟัลต์ (หรือแอสฟัลติก ) คอนกรีตแอสฟัลต์บิทูเมนและส่วนผสมบิทูเมนมักใช้เฉพาะใน เอกสาร ทางวิศวกรรมและการก่อสร้าง ซึ่งกำหนดนิยามของคอนกรีตว่าเป็นวัสดุผสมใดๆ ที่ประกอบด้วยมวลรวมแร่ธาตุที่ยึดติดกันด้วยสารยึดเกาะ ตัวย่อACบางครั้งใช้สำหรับคอนกรีตแอสฟัลต์แต่ก็อาจหมายถึงปริมาณแอสฟัลต์ คอนกรีตมวลเบาหรือซีเมนต์แอสฟัลต์ซึ่งหมายถึงส่วนที่เป็นแอสฟัลต์เหลวของวัสดุผสมนั้นด้วย

คอนกรีตจีโอโพลิเมอร์คือคอนกรีตที่ทำจากซีเมนต์จีโอโพลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วยอะลูมิโนซิลิเกตที่ทำปฏิกิริยากับสารยึดเกาะที่เป็นกรดหรือด่าง^{[ 88 ]}ที่สำคัญคือ วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงการใช้ปูนขาว ซึ่งการผลิตปูนขาวเป็นแหล่งสำคัญของมลพิษ CO2

คอนกรีตเสริมกราฟีนเป็นการออกแบบมาตรฐานของส่วนผสมคอนกรีต ยกเว้นว่าในระหว่างกระบวนการผสมซีเมนต์หรือการผลิตจะมีการเติมกราฟีน ที่ได้รับการออกแบบทางเคมีในปริมาณเล็กน้อย (โดยทั่วไป < 0.5% โดยน้ำหนัก) ^{[ 89 ] [ 90 ]}คอนกรีตเสริมกราฟีนเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการใช้งานคอนกรีตเป็นหลัก

แบคทีเรีย เช่นBacillus pasteurii , Bacillus pseudofirmus , Bacillus cohnii , Sporosarcina pasteuriและArthrobacter crystallopoietesช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงอัดของคอนกรีตผ่านมวลชีวภาพของพวกมัน Bacillus sp. CT-5 สามารถลดการกัดกร่อนของเหล็กเสริมในคอนกรีตเสริมเหล็กได้มากถึงสี่เท่าSporosarcina pasteuriiช่วยลดการซึมผ่านของน้ำและคลอไรด์B. pasteuriiเพิ่มความต้านทานต่อกรด^{[ 91 ]} Bacillus pasteuriiและB. sphaericusสามารถกระตุ้นการตกตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนตบนพื้นผิวของรอยแตก ทำให้เพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงอัด^{[ 92 ]}อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิดก็สามารถทำลายคอนกรีตได้เช่นกัน^{[ 93 ]}

นาโนคอนกรีต (หรือสะกดว่า "นาโนคอนกรีต" หรือ "นาโน-คอนกรีต") เป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยอนุภาคปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่มีขนาดไม่เกิน 100 ไมโครเมตร^{[ 94 ]}และอนุภาคซิลิกาที่มีขนาดไม่เกิน 500 ไมโครเมตร ซึ่งจะเติมเต็มช่องว่างที่อาจเกิดขึ้นในคอนกรีตปกติ ทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นอย่างมาก^{[ 95 ]}มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสะพานคนเดินและสะพานทางหลวงที่ต้องการความแข็งแรงในการดัดและการรับแรงอัดสูง^{[ 92 ]}

คอนกรีตแบบซึมผ่านได้คือส่วนผสมของหินกรวดขนาดใหญ่ที่คัดขนาดพิเศษ ซีเมนต์ น้ำ และหินกรวดละเอียดเพียงเล็กน้อยหรือไม่เลย คอนกรีตชนิดนี้เรียกอีกอย่างว่า "คอนกรีตไร้หินกรวด" หรือคอนกรีตพรุน การผสมส่วนผสมในกระบวนการที่ควบคุมอย่างระมัดระวังจะสร้างเนื้อปูนที่เคลือบและยึดเกาะอนุภาคหินกรวด คอนกรีตที่แข็งตัวแล้วจะมีช่องว่างอากาศที่เชื่อมต่อกันรวมประมาณ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ น้ำจะไหลผ่านช่องว่างในพื้นผิวถนนไปยังดินด้านล่าง มักใช้สารเติมแต่งเพื่อเพิ่มการดักอากาศในสภาพอากาศที่มีการแข็งตัวและละลายสลับกันเพื่อลดโอกาสเกิดความเสียหายจากน้ำแข็ง คอนกรีตแบบซึมผ่านได้ยังช่วยให้น้ำฝนซึมผ่านถนนและลานจอดรถเพื่อเติมน้ำใต้ดิน แทนที่จะก่อให้เกิดน้ำไหลบ่าและน้ำท่วม^{[ 96 ]}

คอนกรีตโพลิเมอร์เป็นส่วนผสมของหินกรวดและโพลิเมอร์ชนิดต่างๆ และอาจเสริมด้วยวัสดุเสริมแรงได้ ซีเมนต์ที่ใช้มีราคาสูงกว่าซีเมนต์ที่ใช้ปูนขาว แต่คอนกรีตโพลิเมอร์ก็มีข้อดีหลายประการ เช่น มีความแข็งแรงทนทานต่อแรงดึงสูงแม้ไม่มีวัสดุเสริมแรง และกันน้ำได้ดีเยี่ยม คอนกรีตโพลิเมอร์จึงมักถูกนำมาใช้ในการซ่อมแซมและก่อสร้างงานอื่นๆ เช่น ท่อระบายน้ำ

เส้นใยและอนุภาคจากพืชสามารถใช้ในส่วนผสมคอนกรีตหรือเป็นวัสดุเสริมแรงได้^{[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]}วัสดุเหล่านี้สามารถเพิ่มความยืดหยุ่นได้ แต่อนุภาคลิกโนเซลลูโลสจะเกิดการไฮโดรไลซิสระหว่างการบ่มคอนกรีตอันเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและอุณหภูมิสูง^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]}กระบวนการดังกล่าวซึ่งยากต่อการวัด^{[ 104 ]}อาจส่งผลต่อคุณสมบัติของคอนกรีตที่ได้

คอนกรีตซัลเฟอร์เป็นคอนกรีตชนิดพิเศษที่ใช้ซัลเฟอร์เป็นสารยึดเกาะและไม่จำเป็นต้องใช้ซีเมนต์หรือน้ำ^{[ 105 ]}

คอนกรีตภูเขาไฟใช้หินภูเขาไฟแทนหินปูนที่ถูกเผาเพื่อสร้างคลินเกอร์ โดยใช้พลังงานในปริมาณใกล้เคียงกัน แต่ไม่ปล่อยคาร์บอนเป็นผลพลอยได้โดยตรง^{[ 106 ]}หินภูเขาไฟ/เถ้าภูเขาไฟถูกใช้เป็นวัสดุเสริมซีเมนต์ในคอนกรีตเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อปฏิกิริยาซัลเฟต คลอไรด์ และอัลคาไลซิลิกาเนื่องจากการปรับปรุงรูพรุน^{[ 107 ]}นอกจากนี้ โดยทั่วไปแล้วยังมีต้นทุนที่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับวัสดุมวลรวมอื่นๆ^{[ 108 ]}เหมาะสำหรับคอนกรีตกึ่งน้ำหนักและน้ำหนักเบา^{[ 108 ]}และเหมาะสำหรับฉนวนกันความร้อนและเสียง^{[ 108 ]}

วัสดุภูเขาไฟ เช่น หินพัมมิส หินสกอเรีย และเถ้าถ่าน เกิดจากการเย็นตัวของแมกมาในระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ วัสดุเหล่านี้ใช้เป็นวัสดุเสริมซีเมนต์หรือเป็นมวลรวมสำหรับซีเมนต์และคอนกรีต^{[ ​​109 ]}มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมาตั้งแต่สมัยโบราณเพื่อผลิตวัสดุสำหรับงานก่อสร้าง ตัวอย่างเช่น หินพัมมิสและแก้วภูเขาไฟอื่นๆ ถูกเติมเป็นวัสดุปอซโซลานิกธรรมชาติสำหรับปูนฉาบและปูนปลาสเตอร์ในระหว่างการก่อสร้างวิลลาซานมาร์โกในสมัยโรมัน (89 ปีก่อนคริสต์ศักราช – 79 ปีหลังคริสต์ศักราช) ซึ่งยังคงเป็นหนึ่งในวิลลาโอติอุมที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ดีที่สุดในอ่าวเนเปิลส์ประเทศอิตาลี^{[ 110 ]}

คอนกรีตเบาจากขยะเป็นคอนกรีตดัดแปลง โพลีเมอร์ชนิดหนึ่งสารผสมโพลีเมอร์เฉพาะช่วยให้สามารถแทนที่วัสดุมวลรวมแบบดั้งเดิมทั้งหมด (กรวด ทราย หิน) ด้วยวัสดุเหลือใช้ที่เป็นของแข็งผสมใดๆ ก็ได้ที่มีขนาดเม็ด 3–10  มม. เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงในการรับแรงอัดต่ำ (3–20  N/mm² ⁾ [ ^{111 ] สำหรับ}การก่อสร้างถนนและอาคาร คอนกรีตเบาจากขยะ 1 ลูกบาศก์เมตรประกอบด้วยขยะที่ถูกบด 1.1–1.3 ^{ลูกบาศก์} เมตรและไม่มีวัสดุมวลรวมอื่นๆ

คอนกรีตมวลรวมรีไซเคิลคือ คอนกรีตผสมมาตรฐานที่เติมหรือแทนที่มวลรวมธรรมชาติด้วยมวลรวมรีไซเคิลที่ได้จากเศษวัสดุก่อสร้างและรื้อถอน คอนกรีตสำเร็จรูปหรืออิฐที่ไม่ได้ใช้งานแล้ว ในกรณีส่วนใหญ่ คอนกรีตมวลรวมรีไซเคิลจะมีระดับการดูดซึมน้ำสูงขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยและการซึมผ่าน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความแข็งแรงและความทนทานของคอนกรีต การเพิ่มขึ้นของระดับการดูดซึมน้ำส่วนใหญ่เกิดจากปูนฉาบที่มีรูพรุนซึ่งเกาะติดอยู่กับมวลรวมรีไซเคิล ดังนั้น มวลรวมคอนกรีตรีไซเคิลที่ผ่านการล้างเพื่อลดปริมาณปูนฉาบที่เกาะติดอยู่จะมีระดับการดูดซึมน้ำต่ำกว่าเมื่อเทียบกับมวลรวมรีไซเคิลที่ไม่ผ่านการล้าง

คุณภาพของคอนกรีตที่ใช้หินกรวดรีไซเคิลนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงขนาด จำนวนรอบการทดแทน และระดับความชื้นของหินกรวดรีไซเคิล เมื่อหินกรวดรีไซเคิลถูกบดให้มีขนาดใหญ่ขึ้น คอนกรีตผสมจะมีความสามารถในการซึมผ่านได้ดีขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงโดยรวมเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม หินกรวดรีไซเคิลจากงานก่อสร้างจะให้คุณภาพที่ดีกว่าเมื่อถูกบดให้มีขนาดเล็กลง ความแข็งแรงในการรับแรงอัดของคอนกรีตรีไซเคิลแต่ละรุ่นจะลดลง

ซีเมนต์ที่ผลิตเพื่อใช้ทำคอนกรีตคิดเป็นประมาณ 8% ของ การปล่อย CO2 ทั่วโลกต่อปี ( เทียบกับเช่นการบินทั่วโลกที่ 1.9%) ^{[ 117 ]} ที่ใหญ่ที่สุด สองแหล่งของCO2เกิดจากกระบวนการผลิตซีเมนต์ ซึ่งเกิดจาก (1) ปฏิกิริยาการกำจัดคาร์บอนของหินปูนในเตาเผาซีเมนต์ (T ≈ 950 °C) และ (2) จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อให้ได้ อุณหภูมิ การเผาผนึก (T ≈ 1450 °C) ของซีเมนต์คลินเกอร์ในเตาเผา พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสกัด บด และผสมวัตถุดิบ ( วัสดุก่อสร้างที่ใช้ในการผลิตคอนกรีต รวมถึงหินปูนและดินเหนียวที่ป้อนเข้าเตาเผาซีเมนต์ ) นั้นต่ำกว่า ความต้องการพลังงานสำหรับการขนส่งคอนกรีตผสมเสร็จก็ต่ำกว่าเช่นกัน เนื่องจากผลิตใกล้กับสถานที่ก่อสร้างจากทรัพยากรในท้องถิ่น โดยทั่วไปผลิตภายในรัศมี 100 กิโลเมตรจากสถานที่ก่อสร้าง^{[ 118 ]}พลังงานแฝงโดยรวมของคอนกรีตอยู่ที่ประมาณ 1 ถึง 1.5 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ซึ่งต่ำกว่าวัสดุโครงสร้างและวัสดุก่อสร้างหลายชนิด^{[ 119 ]}  

เมื่อติดตั้งแล้ว คอนกรีตจะให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีเยี่ยมตลอดอายุการใช้งานของอาคาร^{[ 120 ]}ผนังคอนกรีตรั่วซึมอากาศน้อยกว่าผนังที่ทำจากโครงไม้มาก^{[ 121 ]}การรั่วซึมของอากาศคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ที่สูงของการสูญเสียพลังงานจากบ้าน คุณสมบัติมวลความร้อนของคอนกรีตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของทั้งอาคารที่อยู่อาศัยและอาคารพาณิชย์ ด้วยการเก็บและปล่อยพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำความร้อนหรือความเย็น มวลความร้อนของคอนกรีตจึงให้ประโยชน์ตลอดทั้งปีโดยการลดความผันผวนของอุณหภูมิภายในและลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนและความเย็น^{[ 122 ]}ในขณะที่ฉนวนช่วยลดการสูญเสียพลังงานผ่านเปลือกอาคาร มวลความร้อนใช้ผนังในการเก็บและปล่อยพลังงาน ระบบผนังคอนกรีตสมัยใหม่ใช้ทั้งฉนวนภายนอกและมวลความร้อนเพื่อสร้างอาคารที่ประหยัดพลังงาน แบบหล่อคอนกรีตฉนวน (ICFs) คือบล็อกหรือแผ่นกลวงที่ทำจากโฟมฉนวนหรือราสตราที่ซ้อนกันเพื่อสร้างรูปทรงของผนังอาคารแล้วเติมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กเพื่อสร้างโครงสร้าง

อาคารคอนกรีตมีความทนทานต่อไฟมากกว่าอาคารที่สร้างด้วยโครงเหล็ก เนื่องจากคอนกรีตมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าเหล็ก จึงสามารถทนทานได้นานกว่าภายใต้สภาวะไฟไหม้เดียวกัน บางครั้งคอนกรีตถูกนำมาใช้เป็นวัสดุป้องกันไฟสำหรับโครงเหล็กเพื่อให้ได้ผลเช่นเดียวกัน คอนกรีตที่ใช้เป็นเกราะป้องกันไฟ เช่น โฟมป้องกันไฟ ( Fondu fyre ) สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้ เช่น แท่นปล่อยขีปนาวุธ

ตัวเลือกสำหรับการก่อสร้างที่ไม่ติดไฟ ได้แก่ พื้น ฝ้าเพดาน และหลังคาที่ทำจากคอนกรีตหล่อในที่และคอนกรีตสำเร็จรูปกลวง สำหรับผนัง เทคโนโลยีการก่ออิฐคอนกรีตและแบบหล่อคอนกรีตฉนวน (ICF) เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ICF คือบล็อกหรือแผ่นกลวงที่ทำจากโฟมฉนวนกันไฟ ซึ่งนำมาเรียงซ้อนกันเพื่อสร้างรูปทรงของผนังอาคาร แล้วจึงเติมคอนกรีตเสริมเหล็กเพื่อสร้างโครงสร้าง

คอนกรีตยังมีความต้านทานที่ดีต่อแรงภายนอก เช่น ลมแรง พายุเฮอริเคน และพายุทอร์นาโด เนื่องจากมีความแข็งแกร่งในแนวด้านข้าง ทำให้มีการเคลื่อนที่ในแนวนอนน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งนี้อาจเป็นข้อเสียสำหรับโครงสร้างคอนกรีตบางประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ต้องการโครงสร้างที่มีความยืดหยุ่นสูงกว่าเพื่อต้านทานแรงที่รุนแรงกว่า

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น คอนกรีตมีความแข็งแรงมากในการรับแรงอัด แต่มีความอ่อนแอในการรับแรงดึง แผ่นดินไหวขนาดใหญ่สามารถสร้างแรงเฉือนขนาดใหญ่มากบนโครงสร้าง แรงเฉือนเหล่านี้ทำให้โครงสร้างต้องรับทั้งแรงดึงและแรงอัด โครงสร้างคอนกรีตที่ไม่มีเหล็กเสริม เช่นเดียวกับโครงสร้างก่ออิฐที่ไม่เสริมเหล็กอื่นๆ อาจพังทลายลงได้ในระหว่างการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวอย่างรุนแรง โครงสร้างก่ออิฐที่ไม่เสริมเหล็กถือเป็นหนึ่งในความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวที่ใหญ่ที่สุดทั่วโลก^{[ 123 ]}ความเสี่ยงเหล่านี้สามารถลดลงได้ด้วยการปรับปรุงโครงสร้างอาคารที่มีความเสี่ยงต่อแผ่นดินไหว (เช่น อาคารเรียนในอิสตันบูล ประเทศตุรกี) ^{[ 124 ]}

การใช้เหล็กเสริมแรงในรูปของเหล็กถูกนำมาใช้ในช่วงทศวรรษ 1850 โดยนักอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศสFrançois Coignetและจนกระทั่งทศวรรษ 1880 วิศวกรโยธาชาวเยอรมัน GA Wayss จึงได้ใช้เหล็กกล้าเป็นเหล็กเสริมแรง คอนกรีตเป็นวัสดุที่ค่อนข้างเปราะ มีความแข็งแรงภายใต้แรงอัด แต่รับแรงดึงได้น้อยกว่า คอนกรีตที่ไม่เสริมแรงไม่เหมาะสำหรับโครงสร้างหลายประเภท เนื่องจากมีความสามารถในการรับแรงเค้นที่เกิดจากการสั่นสะเทือน แรงลม และอื่นๆ ได้ค่อนข้างต่ำ ดังนั้น เพื่อเพิ่มความแข็งแรงโดยรวม จึงสามารถฝังเหล็กเส้น ลวด ตาข่าย หรือสายเคเบิลลงในคอนกรีตก่อนที่จะแข็งตัวได้ เหล็กเสริมแรงนี้ ซึ่งมักเรียกว่าเหล็กเส้นเสริมแรง จะต้านทานแรงดึง^{[ 129 ]}

คอนกรีตเสริมเหล็ก (RC)เป็นวัสดุผสมอเนกประสงค์และเป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการก่อสร้างสมัยใหม่ ประกอบด้วยวัสดุองค์ประกอบที่แตกต่างกันซึ่งมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันมากแต่เสริมซึ่งกันและกัน ในกรณีของคอนกรีตเสริมเหล็ก วัสดุองค์ประกอบเกือบทั้งหมดคือคอนกรีตและเหล็ก วัสดุทั้งสองนี้สร้างพันธะที่แข็งแรงเข้าด้วยกันและสามารถต้านทานแรงที่กระทำได้หลากหลาย ทำหน้าที่เสมือนเป็นองค์ประกอบโครงสร้างเดียว^{[ 130 ]}

คอนกรีตเสริมเหล็กอาจเป็นคอนกรีตสำเร็จรูปหรือคอนกรีตหล่อในที่ (in situ) และใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น แผ่นพื้น ผนัง คาน เสา ฐานราก และโครงสร้างเฟรม โดยทั่วไปจะวางเหล็กเสริมในบริเวณของคอนกรีตที่อาจรับแรงดึง เช่น ส่วนล่างของคาน โดยปกติจะมี ระยะหุ้มเหล็กเสริมอย่างน้อย 50 มม. ทั้งด้านบนและด้านล่าง เพื่อต้านทานการแตกร้าวและการกัดกร่อนซึ่งอาจนำไปสู่ความไม่เสถียรของโครงสร้าง^{[ 129 ]}เหล็กเสริมชนิดอื่นที่ไม่ใช่เหล็ก เช่นคอนกรีตเสริมใยใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะทาง โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อควบคุมการแตกร้าว^{[ 130 ]}

คอนกรีตสำเร็จรูปคือคอนกรีตที่หล่อขึ้นในที่หนึ่งเพื่อนำไปใช้ที่อื่น และเป็นวัสดุที่เคลื่อนย้ายได้ การผลิตคอนกรีตสำเร็จรูปส่วนใหญ่ดำเนินการในโรงงานของผู้ผลิตเฉพาะทาง แม้ว่าในบางกรณีเนื่องจากปัจจัยทางเศรษฐกิจและภูมิศาสตร์ ขนาดของผลิตภัณฑ์ หรือความยากลำบากในการเข้าถึง ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกหล่อขึ้นในหรือใกล้กับสถานที่ก่อสร้าง^{[ 131 ]}การหล่อคอนกรีตสำเร็จรูปมีข้อดีมากมายเพราะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ ป้องกันจากสภาพอากาศ แต่ข้อเสียคือการก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการขนส่งไปยังสถานที่ก่อสร้าง^{[ 130 ]}

ข้อดีที่จะได้รับจากการใช้คอนกรีตสำเร็จรูป: ^{[ 131 ]}

• มีรูปแบบขนาดที่เหมาะสมอยู่แล้ว โดยมีองค์ประกอบของการออกแบบที่ผ่านการทดสอบและพิสูจน์แล้วให้เลือกดูได้จากแคตตาล็อก
• การผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างแยกต่างหากจากลำดับเหตุการณ์ที่กำหนดระยะเวลาโดยรวมของการก่อสร้าง ซึ่งวิศวกรวางแผนเรียกว่า 'เส้นทางวิกฤต' นั้น ช่วยประหยัดเวลาได้อย่างมาก
• มีห้องปฏิบัติการที่สามารถทำการทดสอบควบคุมตามที่กำหนดได้ โดยหลายแห่งได้รับการรับรองสำหรับการทดสอบเฉพาะตามมาตรฐานแห่งชาติ
• อุปกรณ์ที่มีความสามารถเหมาะสมกับประเภทการผลิตเฉพาะ เช่น แท่นขึ้นรูปที่มีกำลังการผลิตที่เหมาะสม แม่พิมพ์ และเครื่องจักรที่ใช้เฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์บางชนิด
• การตกแต่งพื้นผิวคุณภาพสูงที่ได้โดยตรงจากแม่พิมพ์ ช่วยลดความจำเป็นในการตกแต่งภายใน และรับประกันค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำ

เนื่องจาก ปฏิกิริยาเคมี คายความร้อน ของซีเมนต์ ในระหว่างการแข็งตัว โครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่ เช่นเขื่อน ประตูระบายน้ำฐานรากแผ่นขนาดใหญ่ และเขื่อนกันคลื่น ขนาดใหญ่ จะสร้างความร้อนมากเกินไปในระหว่างการไฮเดรชั่นและการขยายตัวที่เกี่ยวข้อง เพื่อลดผลกระทบเหล่านี้การระบายความร้อนภายหลัง^{[ 132 ]}มักถูกนำมาใช้ในระหว่างการก่อสร้าง ตัวอย่างแรกๆ ที่เขื่อนฮูเวอร์ใช้เครือข่ายท่อระหว่างการเทคอนกรีตแนวตั้งเพื่อหมุนเวียนน้ำหล่อเย็นในระหว่างกระบวนการบ่มเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปที่อาจก่อให้เกิดความเสียหาย ระบบที่คล้ายกันนี้ยังคงใช้กันอยู่ ขึ้นอยู่กับปริมาณการเท ส่วนผสมคอนกรีตที่ใช้ และอุณหภูมิอากาศโดยรอบ กระบวนการระบายความร้อนอาจกินเวลานานหลายเดือนหลังจากเทคอนกรีตแล้ว นอกจากนี้ยังมีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อระบายความร้อนล่วงหน้าให้กับส่วนผสมคอนกรีตในโครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่^{[ 132 ]}

อีกแนวทางหนึ่งสำหรับโครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่ที่ช่วยลดผลพลอยได้จากความร้อนของซีเมนต์ คือการใช้คอนกรีตอัดแน่นด้วยลูกกลิ้งซึ่งใช้ส่วนผสมแห้งที่มีความต้องการการระบายความร้อนต่ำกว่าการเทคอนกรีตเปียกแบบดั้งเดิมมาก โดยจะเทคอนกรีตเป็นชั้นหนาๆ ในสภาพกึ่งแห้ง แล้วใช้ลูกกลิ้งอัดแน่นจนได้มวลที่หนาแน่นและแข็งแรง

พื้นผิวคอนกรีตดิบมักมีรูพรุนและมีลักษณะที่ไม่น่าสนใจนัก สามารถใช้สารเคลือบผิวหลายชนิดเพื่อปรับปรุงรูปลักษณ์และปกป้องพื้นผิวจากคราบสกปรก การซึมผ่านของน้ำ และการแข็งตัวของน้ำได้

ตัวอย่างของการปรับปรุงรูปลักษณ์ให้ดีขึ้น ได้แก่คอนกรีตพิมพ์ลายซึ่งเป็นการพิมพ์ลายลงบนพื้นผิวคอนกรีตเปียก เพื่อให้ได้ลวดลายคล้ายพื้นปูหิน พื้นกรวด หรือพื้นอิฐ และอาจมีการเติมสีลงไปด้วย อีกหนึ่งเทคนิคที่นิยมใช้กับพื้นและโต๊ะ คือคอนกรีตขัดเงาซึ่งเป็นการขัดคอนกรีตให้เรียบเนียนด้วยสารขัดเพชร และเคลือบด้วยโพลิเมอร์หรือสารเคลือบอื่นๆ

สามารถตกแต่งพื้นผิวได้หลากหลายวิธี เช่น การสกัดด้วยสิ่ว หรือเทคนิคทั่วไป เช่น การทาสี หรือการปิดทับด้วยวัสดุอื่นๆ

การบำบัดพื้นผิวคอนกรีตอย่างเหมาะสมและคุณลักษณะของพื้นผิวคอนกรีตจึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการก่อสร้างและปรับปรุงโครงสร้างทางสถาปัตยกรรม^{[ 133 ]}

คอนกรีตอัดแรงเป็นคอนกรีตเสริมเหล็กชนิดหนึ่งที่สร้างแรงอัดขึ้นในระหว่างการก่อสร้างเพื่อต้านทานแรงดึงที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน ซึ่งสามารถลดน้ำหนักของคานหรือแผ่นพื้นได้อย่างมาก โดยการกระจายแรงในโครงสร้างให้ดีขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากเหล็กเสริมอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเช่น คานแนวนอนมักจะแอ่นตัว เหล็กเสริมอัดแรงตามด้านล่างของคานจะช่วยต้านทานการแอ่นตัวนี้ ในคอนกรีตดึงล่วงหน้า การอัดแรงทำได้โดยใช้เส้นเอ็นหรือแท่งเหล็กหรือโพลีเมอร์ที่ได้รับแรงดึงก่อนการเทคอนกรีต หรือในกรณีของคอนกรีตดึงภายหลัง จะทำการอัดแรงหลังจากเทคอนกรีตเสร็จแล้ว

มีการใช้ระบบที่แตกต่างกันสองระบบ: ^{[ 130 ]}

• คอนกรีตอัดแรงเกือบทั้งหมดเป็นคอนกรีตสำเร็จรูป และมีลวดเหล็ก (เอ็นยึด) อยู่ภายใน ซึ่งจะถูกดึงให้ตึงขณะที่คอนกรีตถูกเทและแข็งตัวรอบๆ ลวดเหล็กเหล่านั้น
• คอนกรีตอัดแรงจะมีท่ออยู่ภายใน เมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้ว จะดึงเส้นเอ็นผ่านท่อและดึงให้ตึง จากนั้นจึงเติมปูนยาแนวลงในท่อ สะพานที่สร้างด้วยวิธีนี้มักพบการกัดกร่อนของเส้นเอ็นอย่างมาก ดังนั้นปัจจุบันจึงสามารถใช้การอัดแรงภายนอกได้ โดยที่เส้นเอ็นจะวิ่งไปตามพื้นผิวด้านนอกของคอนกรีต

ทางหลวงในสหรัฐอเมริกามากกว่า55,000 ไมล์ (89,000 กิโลเมตร) ปูด้วยวัสดุนี้ คอนกรีตเสริมเหล็กคอนกรีตอัดแรงและคอนกรีตสำเร็จรูปเป็นประเภทของคอนกรีตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูที่สถาปัตยกรรมแบบบรูทาลิสต์ 

เมื่อผสมคอนกรีตเสร็จแล้ว โดยทั่วไปจะถูกขนส่งไปยังสถานที่ที่ต้องการใช้เป็นโครงสร้าง วิธีการขนส่งและการเทคอนกรีตมีหลากหลายวิธี ขึ้นอยู่กับระยะทาง ปริมาณที่ต้องการ และรายละเอียดอื่นๆ ของการใช้งาน ปริมาณมากมักจะขนส่งโดยรถบรรทุก เทลงไปตามแรงโน้มถ่วง หรือผ่านท่อเทหรือสูบผ่านท่อ ปริมาณน้อยอาจขนส่งโดยถังเหล็ก (ภาชนะโลหะที่สามารถเอียงหรือเปิดเพื่อปล่อยเนื้อหาได้ โดยปกติจะขนส่งโดยเครนหรือรอก) หรือรถเข็น หรือบรรจุในถุงแบบมีตัวล็อคเพื่อเทลงใต้น้ำด้วยมือ

Cold weather placement

Extreme weather conditions (extreme heat or cold; windy conditions, and humidity variations) can significantly alter the quality of concrete. Many precautions are observed in cold weather placement.^[134] Low temperatures significantly slow the chemical reactions involved in hydration of cement, thus affecting the strength development. Preventing freezing is the most important precaution, as formation of ice crystals can cause damage to the crystalline structure of the hydrated cement paste. If the surface of the concrete pour is insulated from the outside temperatures, the heat of hydration will prevent freezing.

The American Concrete Institute (ACI) definition of cold weather placement, ACI 306,^[135] is:

• A period when for more than three successive days the average daily air temperature drops below 40 °F (~ 4.5 °C), and
• Temperature stays below 50 °F (10 °C) for more than one-half of any 24-hour period.

In Canada, where temperatures tend to be much lower during the cold season, the following criteria are used by CSA A23.1:

• When the air temperature is ≤ 5 °C, and
• When there is a probability that the temperature may fall below 5 °C within 24 hours of placing the concrete.

The minimum strength before exposing concrete to extreme cold is 500 psi (3.4 MPa). CSA A 23.1 specified a compressive strength of 7.0 MPa to be considered safe for exposure to freezing.

Underwater placement

Concrete may be placed and cured underwater. Care must be taken in the placement method to prevent washing out the cement. Underwater placement methods include the tremie, pumping, skip placement, manual placement using toggle bags, and bagwork.^[136]

A tremie is a vertical, or near-vertical, pipe with a hopper at the top used to pour concrete underwater in a way that avoids washout of cement from the mix due to turbulent water contact with the concrete while it is flowing. This produces a more reliable strength of the product. The toggle bag method is generally used for placing small quantities and for repairs. Wet concrete is loaded into a reusable canvas bag and squeezed out at the required place by the diver. Care must be taken to avoid washout of the cement and fines.

การเทคอนกรีตใต้น้ำด้วยถุงคือการวางถุงผ้าทอที่บรรจุส่วนผสมแห้งด้วยมือโดยนักดำน้ำ จากนั้นเจาะถุงด้วยเหล็กเส้นเพื่อผูกถุงเข้าด้วยกันหลังจากทุกๆ สองหรือสามชั้น และสร้างทางสำหรับการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นเพื่อกระตุ้นการบ่ม ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เวลาประมาณ 6 ถึง 12 ชั่วโมงสำหรับการแข็งตัวเบื้องต้นและแข็งตัวเต็มที่ในวันถัดไป คอนกรีตที่เทด้วยถุงโดยทั่วไปจะมีความแข็งแรงเต็มที่ภายใน 28 วัน แต่ละถุงจะต้องถูกเจาะด้วยเหล็กเส้นอย่างน้อยหนึ่งอัน และควรเจาะได้ถึงสี่อัน การเทคอนกรีตด้วยถุงเป็นวิธีการเทคอนกรีตใต้น้ำที่ง่ายและสะดวก ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊ม เครื่องจักร หรือแบบหล่อ และสามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการกระจายซีเมนต์ในน้ำได้ มีถุงที่บรรจุไว้ล่วงหน้าซึ่งปิดผนึกเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นก่อนกำหนดหากเก็บไว้ในสภาพแห้งที่เหมาะสม ถุงเหล่านี้อาจย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ^{[ 137 ]}

การอัดฉีดมวลรวมเป็นวิธีการทางเลือกในการขึ้นรูปมวลคอนกรีตใต้น้ำ โดยที่แบบหล่อจะถูกเติมด้วยมวลรวมหยาบ จากนั้นช่องว่างจะถูกเติมให้เต็มจากด้านล่างโดยการแทนที่น้ำด้วยปูนอัดฉีด ที่สูบ ฉีด ^{[ 136 ]}

ถนนคอนกรีตมีประสิทธิภาพในการขับขี่โดยใช้เชื้อเพลิงมากกว่า^{[ 138 ]}สะท้อนแสงได้ดีกว่า และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าพื้นผิวทางเท้าประเภทอื่นอย่างเห็นได้ชัด แต่มีส่วนแบ่งการตลาดน้อยกว่าวิธีการปูพื้นแบบอื่นมาก วิธีการปูพื้นและแนวทางการออกแบบที่ทันสมัยได้เปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ของการปูพื้นคอนกรีต ดังนั้นการปูพื้นคอนกรีตที่ออกแบบและวางอย่างดีจะมีต้นทุนเริ่มต้นที่ถูกกว่าและมีต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ถูกกว่าอย่างมาก ประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือสามารถใช้คอนกรีตแบบซึมผ่านได้ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการวาง ท่อระบายน้ำฝนใกล้ถนนและลดความจำเป็นในการทำถนนให้ลาดเอียงเล็กน้อยเพื่อช่วยให้น้ำฝนไหลลง การที่ไม่จำเป็นต้องระบายน้ำฝนผ่านท่อระบายน้ำยังหมายความว่าใช้ไฟฟ้าลดลง (มิฉะนั้นจะต้องใช้การสูบน้ำมากขึ้นในระบบจ่ายน้ำ) และไม่มีน้ำฝนปนเปื้อนเนื่องจากไม่ผสมกับน้ำเสียอีกต่อไป แต่จะถูกดูดซับโดยพื้นดินทันที

ซีเมนต์ที่ขึ้นรูปเป็นโครงสร้างท่อคล้ายป่าสามารถทนต่อการแตกร้าว/ความเสียหายได้มากกว่าคอนกรีตมาตรฐานถึง 5.6 เท่า แนวทาง นี้เลียนแบบกระดูก คอร์ติคัล ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ที่มีออสที ออนรูปวงรี กลวงที่แขวนอยู่ในเมทริกซ์อินทรีย์ โดยเชื่อมต่อกันด้วย "เส้นซีเมนต์" ที่ค่อนข้างอ่อนแอ เส้นซีเมนต์เป็นเส้นทางการแตกร้าวในระนาบที่ต้องการ การออกแบบนี้จะล้มเหลวผ่าน "กลไกการเสริมความแข็งแรงแบบเป็นขั้น" รอยแตกร้าวจะถูกจำกัดอยู่ภายในท่อ ลดการแพร่กระจายโดยการกระจายพลังงานที่แต่ละท่อ/ขั้น^{[ 139 ]}

การบดคอนกรีตอาจทำให้เกิดฝุ่นอันตรายการสัมผัสกับฝุ่นซีเมนต์อาจนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่นโรคซิลิโคซิส โรคไต การระคายเคืองผิวหนัง และผลกระทบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันสถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานของ สหรัฐอเมริกาแนะนำ ให้ติดตั้งฝาครอบระบายอากาศเฉพาะที่กับเครื่องบดคอนกรีตไฟฟ้าเพื่อควบคุมการแพร่กระจายของฝุ่นนี้^{[ 140 ]}

นอกจากนี้สำนักงานความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OSHA) ได้กำหนดข้อบังคับที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับบริษัทที่มีพนักงานสัมผัสกับฝุ่นซิลิกาเป็นประจำ กฎซิลิกาฉบับปรับปรุง ซึ่ง OSHA บังคับใช้เมื่อวันที่ 23 กันยายน 2017 สำหรับบริษัทก่อสร้าง ได้จำกัดปริมาณซิลิกาผลึกที่หายใจเข้าไปได้ซึ่งพนักงานสามารถสัมผัสได้อย่างถูกกฎหมายไว้ที่ 50 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตรของอากาศต่อวันทำงาน 8 ชั่วโมง^{[ 141 ]}กฎเดียวกันนี้มีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 23 มิถุนายน 2018 สำหรับอุตสาหกรรมทั่วไปการแตกตัวด้วยแรงดันน้ำและการเดินเรือ กำหนดเวลาดังกล่าวได้รับการขยายออกไปเป็นวันที่ 23 มิถุนายน 2021 สำหรับการควบคุมทางวิศวกรรมในอุตสาหกรรมการแตกตัวด้วยแรงดันน้ำ

บริษัทที่ไม่ปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดขึ้นอาจต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายทางการเงินและบทลงโทษมากมาย การมีสารบางชนิดในคอนกรีต รวมถึงสารเติมแต่งที่มีประโยชน์และไม่พึงประสงค์ อาจก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพเนื่องจากความเป็นพิษและกัมมันตภาพรังสี คอนกรีตสด (ก่อนที่การบ่มจะเสร็จสมบูรณ์) มีความเป็นด่างสูงและต้องจัดการด้วยอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม^{[ 142 ]}

ส่วนประกอบหลักของคอนกรีตคือซีเมนต์ซึ่งเป็นผงละเอียดที่ใช้เป็นหลักในการยึดทรายและมวลรวมที่หยาบกว่าเข้าด้วยกันในคอนกรีต แม้ว่าจะมีซีเมนต์หลายประเภท แต่ที่พบมากที่สุดคือ " ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ " ซึ่งผลิตโดยการผสมคลินเกอร์กับสารเติมแต่งอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย เช่น ยิปซัมและหินปูนบด การผลิตคลินเกอร์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของซีเมนต์ เป็นสาเหตุหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในภาคส่วนนี้ รวมถึงทั้งความเข้มข้นของพลังงานและการปล่อยก๊าซจากกระบวนการ^{[ 143 ]}

อุตสาหกรรมซีเมนต์เป็นหนึ่งในสามผู้ผลิตหลักของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ โดยอีกสองอุตสาหกรรมได้แก่ อุตสาหกรรมการผลิตพลังงานและอุตสาหกรรมการขนส่ง โดยเฉลี่ยแล้ว ซีเมนต์ทุกตันที่ผลิตได้จะปล่อย CO2 หนึ่งตันชั้นบรรยากาศ ผู้ผลิตซีเมนต์รายบุกเบิกอ้างว่าสามารถลดความเข้มข้นของคาร์บอนได้ โดยปล่อย CO2 เทียบเท่า 590  ต่อซีเมนต์หนึ่งตันที่ผลิตได้^{[ 144 ]}การปล่อยก๊าซเกิดจากกระบวนการเผาไหม้และการเผา^{[ 145 ]}ซึ่งคิดเป็นประมาณ 40% และ 60% ของก๊าซเรือนกระจกตามลำดับ เมื่อพิจารณาว่าซีเมนต์เป็นเพียงส่วนประกอบเล็กน้อยของคอนกรีต จึงคาดการณ์ได้ว่าคอนกรีตหนึ่งตันจะปล่อย CO2 ประมาณ 100–200 กิโลกรัม 146 ^{] [ 147 ]ในแต่ละ}ปีมีการใช้คอนกรีตมากกว่า 10 พันล้านตันทั่วโลก^{[ 147 ]}ในอีกหลายปีข้างหน้า คอนกรีตจำนวนมากจะยังคงถูกนำมาใช้ และการลดการปล่อยก๊าซ CO2 ภาคส่วนนี้จะมีความสำคัญยิ่งขึ้นไปอีก 

คอนกรีตถูกนำมาใช้สร้างพื้นผิวแข็งที่ก่อให้เกิดการไหลบ่าของน้ำบนพื้นผิวซึ่งอาจก่อให้เกิดการกัดเซาะดินอย่างรุนแรง มลพิษทางน้ำ และน้ำท่วม แต่ในทางกลับกันก็สามารถนำมาใช้ในการเบี่ยงเบน สร้างเขื่อน และควบคุมน้ำท่วมได้เช่นกันฝุ่นคอนกรีต ที่ปล่อยออกมาจาก การรื้อถอนอาคารและภัยพิบัติทางธรรมชาติอาจเป็นแหล่งมลพิษทางอากาศ ที่เป็นอันตรายอย่างมาก คอนกรีตเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิด ปรากฏการณ์ เกาะความร้อนในเมืองแม้ว่าจะน้อยกว่าแอสฟัลต์ก็ตาม

การลดปริมาณซีเมนต์คลินเกอร์อาจส่งผลดีต่อการประเมินวัฏจักรชีวิตด้านสิ่งแวดล้อมของคอนกรีต งานวิจัยบางส่วนเกี่ยวกับการลดปริมาณซีเมนต์คลินเกอร์ในคอนกรีตได้ดำเนินการไปแล้ว อย่างไรก็ตาม กลยุทธ์การวิจัยยังคงแตกต่างกันไป บ่อยครั้งที่มีการศึกษาการแทนที่คลินเกอร์บางส่วนด้วยตะกรันหรือเถ้าลอยในปริมาณมากโดยอาศัยเทคโนโลยีคอนกรีตแบบดั้งเดิม ซึ่งอาจนำไปสู่การสิ้นเปลืองวัตถุดิบที่หายาก เช่น ตะกรันและเถ้าลอย จุดมุ่งหมายของกิจกรรมการวิจัยอื่นๆ คือการใช้ซีเมนต์และวัสดุที่ทำปฏิกิริยาได้ เช่น ตะกรันและเถ้าลอยในคอนกรีตอย่างมีประสิทธิภาพโดยอาศัยแนวทางการออกแบบส่วนผสมที่ปรับปรุงแล้ว^{[ 148 ]}

ปริมาณคาร์บอนแฝงของผนังคอนกรีตสำเร็จรูปสามารถลดลงได้ถึง 50% เมื่อใช้คอนกรีตประสิทธิภาพสูงเสริมใยที่นำเสนอแทนการหุ้มคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วไป^{[ 149 ]}มีการศึกษาเกี่ยวกับการนำคอนกรีตคาร์บอนต่ำมาใช้ในเชิงพาณิชย์การประเมินวัฏจักรชีวิต (LCA) ของคอนกรีตคาร์บอนต่ำได้รับการตรวจสอบตามอัตราส่วนการแทนที่ของตะกรันเตาหลอมเหล็กบดละเอียด (GGBS) และเถ้าลอย (FA) ศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) ของ GGBS ลดลง 1.1  กก. CO eq/m ³ในขณะที่ FA ลดลง 17.3  กก. CO eq/m ³เมื่ออัตราส่วนการแทนที่ของสารผสมแร่เพิ่มขึ้น 10% การศึกษานี้ยังเปรียบเทียบคุณสมบัติความแข็งแรงในการรับแรงอัดของคอนกรีตคาร์บอนต่ำแบบผสมสององค์ประกอบตามอัตราส่วนการแทนที่ และได้กำหนดช่วงที่เหมาะสมของสัดส่วนการผสม^{[ 150 ]}

วัสดุก่อสร้างประสิทธิภาพสูงจะมีความสำคัญเป็นพิเศษในการเพิ่มความยืดหยุ่น รวมถึงการป้องกันน้ำท่วมและการปกป้องโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ^{[ 151 ]}ความเสี่ยงต่อโครงสร้างพื้นฐานและเมืองที่เกิดจากเหตุการณ์สภาพอากาศรุนแรงนั้นร้ายแรงเป็นพิเศษสำหรับสถานที่ที่เสี่ยงต่อความเสียหายจากน้ำท่วมและพายุเฮอริเคน แต่ยังรวมถึงสถานที่ที่ผู้อยู่อาศัยต้องการการป้องกันจากอุณหภูมิฤดูร้อนที่สูงเกินไป คอนกรีตแบบดั้งเดิมอาจรับภาระไม่ไหวเมื่อสัมผัสกับความชื้นและความเข้มข้นของ CO2 ในบรรยากาศที่สูงขึ้นขณะที่คอนกรีตน่าจะยังคงมีความสำคัญในการใช้งานที่สภาพแวดล้อมมีความท้าทาย วัสดุใหม่ที่ชาญฉลาดและปรับตัวได้มากขึ้นก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน^{[ 147 ] [ 152 ]}

มีข้อกังวลเกี่ยวกับการรีไซเคิลคอนกรีตที่ทาสีแล้วเนื่องจากอาจมีสารตะกั่วอยู่ การศึกษาชี้ให้เห็นว่าคอนกรีตรีไซเคิลมีความแข็งแรงและความทนทานต่ำกว่าคอนกรีตที่ผลิตโดยใช้มวลรวมธรรมชาติ^{[ 157 ] [ 158 ] [ 159 ] [ 160 ]}ข้อบกพร่องนี้สามารถแก้ไขได้โดยการผสมวัสดุเสริม เช่น เถ้าลอย ลงในส่วนผสม^{[ 161 ]}

Recygenie ได้สร้างอาคารที่พักอาศัย 220 ยูนิตจากคอนกรีตรีไซเคิล 100% โดยเสริมความแข็งแรงของคอนกรีตด้วยการเพิ่มทรายรีไซเคิล ตะกรันเหล็ก และผลิตภัณฑ์พลอยได้อื่นๆ^{[ 162 ]}