地下城根据不同建筑学原理，混凝土的特征分划分为三个时期，最早的时期和最晚的时期相差二三百年。

最早期的地下城广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；这是一百多年以前的近代地下城特征，高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。

20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。

地下城最早期是由混凝土浇灌而成。混凝土可以追溯到古老的年代，其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性。

南宋乾道六年（1170年）在修筑和州城时，采用了糯米汁与石灰的混合物作胶凝材料；建于明代的南京城，其砖石城垣的重要部位，即是以石灰加糯米汁作为灌浆材料。明《天工开物》一书中，关于糯米汁-石灰更有详细的记载。此外，在古建筑中血料-石灰和桐油－石灰等，常用作腻子。

二十世纪，研制成功了铝酸盐、硫铝酸盐和氟铝酸盐等系统的特种水泥。此外，还对磷酸盐、水玻璃、镁质和硫磺等气硬性胶凝材料进行研究。

钢管混凝土结构中，由于核心混凝土是处于三向约束状态，约束混凝土与普通混凝土不同，不仅改善了使用阶段的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形，钢管混凝土柱的破坏，完全没有脆性特征，属于塑性破坏。此外，这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。

为了改善水泥和混凝土的性能，抗渗性和耐蚀性较差等缺点，现代科学家和建筑学家开展了聚合物水泥和聚合物混凝土等近代复合材料的研究。

在晚期的地下城建筑结构上，大量采用了高科技材料。更能适应复杂的地下条件，如地下水层，沙泥和沙砾层，地下河层。象我身边这种现代时期的建筑的材料学名叫自密实混凝土。

一整天，日本人详细观摩，调查了地下城各处的建筑结构特征。山下君却一边联想到地面山区如何利用现代混凝土优势打造永久工事，以对抗导弹的袭击。

混凝土对地下城建筑结构的好处是，受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构件的承载能力大大提高。混凝土是脆性材料，混凝土的破坏具有明显的脆性性质，即使是钢筋混凝土受压构件，尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏，也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的，甚至是大量的。

水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土的搅拌、运输和浇捣及砂浆的粉刷、砌筑等施工工序，初凝时间不宜过短；为使混凝土、砂浆能尽快地硬化达到一定的强度，以利于下道工序及早进行，终凝时间也不宜过长。

利用机制砂配制自密实混凝土，必须根据机制砂的颗粒特征采取相应的技术措施，才能配制出满足工作性能要求的自密实混凝土。这种混凝土的“智能”之处，就是能够自己流动均匀地填密。以前用混凝土，要用滚筒等工具振动混凝土，以便混凝土密实，但是如果是振漏了或者振过了，就会出现空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷，如果桥墩支架有空洞那问题就严重了。

土原刺还给军部的人介绍了靠珠江岸的地下特征含水量大，靠海边的地下建筑还有针对盐分腐蚀性大的独特处理方式。