聚合物胶液加入水泥砂浆中后，随着水泥化吸收水分，失水后的聚合物颗粒逐渐聚集形成三维空中连续的网状聚合物膜结构。这种膜粘附于水泥水化产物，骨料表面，水泥石也穿过聚合物网孔形成了空间连续的网状结构，两种网状结构互相穿透交结缠绕在一起，形成连续致密的基体结构。这种结构提高了界面过渡区的致密程度，改善了骨料与水泥水化产物的粘结，所以提高了水泥砂浆的强度。

    这种结构中聚合物网膜结构穿透过水泥石中的气孔、裂隙，减少并穿梭连接，形成一个具有弹性的“铰”的结构，即分散了应力集中，又增加了抵抗变形能力。即使在应力作用下产生裂隙，由于聚合物横跨裂纹而抑制裂纹的发展，因而提高了硬化体的断裂韧性、变形性和抗裂性。

    这种结构中聚合物填充、连接了水泥石中的孔洞、裂隙、减少了硬化体中孔隙率，从而提高了硬化体的抗渗性、抗冻性、耐水性、耐温性和耐腐蚀性等。

    这种结构不是物理的吸附、粘结，而且存在着化学键形式的化学作用。聚合物颗粒与水泥水化产物之间发生离子键型的化学结合，这种结合会影响聚合物成膜和水泥水化进程。聚合物颗粒与水泥水化产物之间还可能存在氢键、范德华力的相互作用。这些化学键的作用， 对硬化体结构会产生有利的影响。

    在聚合物掺量变化时，聚合物改性水泥砂浆表现不同的性能。当聚合物掺量大低时，聚合物对水泥砂浆只起到塑化作用，而增强不明显。当聚合物掺量适中时，既增加了抗变形能力，增加了拉伸强度及粘结强度，又提高了抗渗性，表现良好的抗裂性。当聚合物掺量过大时，聚合物在水泥砂浆中占主导地，使水泥砂石连续相发生是中断，聚合物膜因收缩过快而开裂。形成弱于水泥石的夹杂物，最终导致强度下降。