Все материалы, как естественные, так и искусственные имеют единую физико-химическую основу - это химические элементы таблицы Д.И. Менделеева.

Основополагающими материалообразующими элементами таблицы являются Si, Мg, Cа, Nа, К, Ва, S, Fе, Аl, О, Н, С, N и некоторые другие. При взаимодействии между собой они способны образовывать твердые тела различной структуры и сложности, обладающие свойствами строительных материалов. К менее сложным, например, относятся SiО₂, СаО, А1₂О₃, Fе₂О₃, Н₂О и другие.

Компонуя по-разному вышеприведенные соединения и химические элементы, можно получать сырье для производства широкого спектра строительных материалов: разнообразного стекла, стеклянных нитей и неметаллической арматуры, теплоизоляционных изделий, пористых заполнителей и многих других.

Если сравнить химический состав всех пород и искусственных строительных материалов, то можно заметить, что все они состоят из одних и тех же материалообразующих химических элементов, но в разном сочетании, что обуславливает различные их состав, структуру и свойства, поскольку формировались они в различных условиях (температура, влажность, давление, время). Следовательно, общую закономерность образования всех естественных материалов можно определить формулой: различные материалообразующие элементы таблицы Д.И. Менделеева + количественный состав + условия образования = структура и свойства материала.

Но для создания искусственных строительных материалов используются не чистые химические элементы, а уже созданное природой многообразное сырье со своими структурой и свойствами, которые в свою очередь влияют на аналогичные характеристики строительных материалов, поэтому, общую закономерность можно записать так: исходное сырье + количественный состав + технология изготовления = структура и свойства материала.

Основные положения образования материалов с необходимыми характеристиками базируются на основополагающих законах физики и химии. Именно фундаментальные зависимости физики и химии устанавливают, как исходное вещество на уровне атомов и молекул влияет на структуру и свойства материала. Каждый химический элемент таблицы Д.И. Менделеева обладает только ему характерными свойствами и в соответствии с этим порождает в строго определенных условиях только ему свойственные химические соединения с только им свойственными структурой и характеристиками. Количество материалообразующих химических элементов в таблице Д.И. Менделеева ограничено. Но в разном сочетании и в зависимости от окружающих условий они могут образовывать очень большое количество разнообразных по свойствам материалов.

Вышеизложенную закономерность применительно к строительным материалам можно проследить по многочисленным экспериментальным данным. Например, при различном исходном сырье, таком как металл, глина, портландцемент, гипс, полимеры, битум и т.д., мы получаем различные по свойствам строительные материалы. Например, замена в бетоне вида вяжущего, например, цемента на металл (сталь, чугун, медь, алюминий, титан и т.д.) позволяет получать металлические бетоны (метоны). Влияние состава материала на его структуру и свойства также известно. Например, изменяя соотношение между сырьевыми компонентами, можно получить цементы с различными специфическими свойствами. Помимо сырья и состава на структуру и показатели качества бетона и других материалов влияет технология их получения. Например, изменяя температуру варки и давление среды, получают гипс с совершенно различными качественными показателями.