Ceniza volcánica se añadía a la mezcla cuando se buscaba hacer mortero u hormigón hidráulico, es decir, que pueda fraguar bajo el agua. En el hormigón hidráulico, el agua forma parte intrínseca del producto cristalizado, y no necesita expulsarlo de la mezcla para fraguar. Nuestro cemento portland (el más usado hoy en día) hace hormigones de este tipo. También tiene la ventaja de que al no necesitar expulsar el agua ni absorber CO2 alcanza el punto de máxima resistencia en menos tiempo que la cal sola.
Si no se añadía ceniza, el producto responsable del fraguado era la cal (hidróxido de calcio) y para endurecerse necesita CO2 que absorbe del aire para reaccionar en carbonato cálcico (roca caliza) y expulsar el agua de la mezcla. Estos morteros de cal eran realmente los más usados por los romanos y ha sido conocido por todas las civilizaciones antes y después.
Si necesitaban que el mortero fuera impermeable se le añadía cerámica molida a la mezcla junto con la arena, ya que al contrario que ésta, la cerámica en contacto con el agua la absorbe y se "hincha" aumentando su volumen, lo cual hace que se sellen los poros volviendo el mortero impermeable.
El único "secreto" del hormigón romano que le da una característica superior al hormigón actual es que muestra cierta capacidad de autoreparación. Es capaz de sellar las grietas que pueden aparecer años después del fraguado. Por lo que se sabe, esto se debe a una molienda incompleta de los aglutinantes (cal y cenizas volcánicas) que hace que parte de éstos permanezcan dentro del producto fraguado sin reaccionar. Al aparecer grietas y filtrarse el agua por ellas, reaccionan con ésta produciendo cristales que sellan las grietas. Los investigadores no están de acuerdo entre ellos en si era algo conocido y buscado por los romanos o una afortunada casualidad.