Цементный камень по определению В.М. Юнга можно считать "микробетоном". Значительная часть цементных зерен гидратируется полностью и выполняет роль своеобразных наполнителей цементного камня. Кроме "естественных" наполнителей, которыми служат ядра большей части клинкерных зерен, в цементы и бетонные смеси могут быть успешно введены "искусственные" наполнители - тонко молотые практически нерастворимые в воде неорганические вещества, состоящие из зерен размером менее 150 мкм.

Еще в 1886 году М.А. Белелюбский опубликовал работу "О песчаном цементе", в которой доказывал целесообразность производства цемента путем совместного помола кварцевого песка с предварительно размолотым портландцементного клинкера.

В качестве наполнителей бетонов применяют тонкомолотые кварцевые пески, карбонатные материалы, доменные и топливные шлаки и др. Ряд порошков получают непосредственно в высокодисперсном состоянии как отходы или полупродукты различных производств - каменноугольная зола-уноса, микрокремнезем - отход производства ферросплавов, карбонатный пыль и др..

Наполнители могут вступать в химическое взаимодействие с продуктами гидратации цемента (золы, шлаки, микрокремнезем, метакаолин) или не вступать (кварцевый песок), однако в обоих случаях, имея высокую удельную поверхность, они являются активными компонентами твердеющих цементных систем.

Основные функции минеральных добавок в бетоне следующие:
- повышение прочности, замена части цемента. Достигается благодаря тому, что, во-первых, наполнители являются центрами кристаллизации новообразований цементного камня и способствуют быстрому набору прочности, особенно при тепловлажностной обработке бетона. Во-вторых, активные минеральные добавки вступают в химическое взаимодействие с продуктами гидратации цемента. В первую очередь происходит связывание свободной извести СаО, которое выделяется при гидратации клинкерных минералов, аморфным кремнеземом SiО₂ и другими оксидами, которые содержатся в активных наполнителях. Полученные таким образом соединения уплотняют и укрепляют бетон. Уменьшение количества свободной извести также способствует дальнейшей гидратации зерен цемента.

Способность активных минеральных добавок заменять цемент можно оценить коэффициентом "цементирующей эффективности", который показывает, количестве вяжущего эквивалентный в бетоне 1 кг добавки. Для микрокремнезема такой коэффициент равен 3...4, для метакаолин 1...2, для золы-уноса - 0,25...0,4.

- Повышение коррозионной стойкости бетона, его непроницаемости. Достигается благодаря уплотнению бетона при введении минеральных наполнителей и вследствие связывания добавками свободного СаО в устойчивые низкоосновные гидросиликаты кальция. Наличие свободной извести в бетоне является одной из главных причин его коррозии, поэтому связывание СаО в нерастворимые соединения существенно повышает долговечность бетона.

- Снижение водоотделения, стабилизация и сохранение подвижности бетонных смесей. Достигается благодаря адсорбции, физическом связыванию молекул воды зернами наполнителей, особенно глинистых пород (бентониты, метакаолин).

- Придания бетону специальных свойств - электропроводности (достигается при введении, например, графита), кислото- и жаростойкости (достигается за счет уплотнения, связывания СаО, введение кислото- и жаростойких наполнителей) и др. свойств.

Применение минеральных добавок в бетоне наиболее целесообразно при использовании цементов типов I и II/А. Поскольку тонкодисперсные наполнители (кроме золы-уноса) несколько повышают водопотребность бетонной смеси, то их введение наиболее целесообразным вместе с пластифицирующими добавками. Доказана эффективность применения вместе с суперпластификаторов также комплексных наполнителей типа "зола - микрокремнезем", "зола-карбонатная пыль".