Первой гипотезой, последовательно проводившей физико-химические взгляды, является кристаллизационная теория Ле-Шаталье. Первую свою работу о теории схватывания и твердения портландцемента он опубликовал в 1883 году. На основании своих наблюдений считал, что решающую роль при схватывании цемента играют коллоидно-химические явления. Согласно теории Михаэлиса, гидросиликаты никогда не кристаллизуются при образовании цементных растворов, и последний процесс вообще не сопровождается образованием точно определенных водных силикатов извести. Следовательно, по Михаэлису, процесс твердения не есть чисто химический процесс, а как бы некоторый акт взаимодействия между коллоидами и кристаллоидными растворами. Михаэлис не отрицал наличия кристаллических образований в затвердевшем цементном тесте, но он считал, что эти кристаллические образования не являются решающими в росте механической прочности твердеющего портландцемента и появление кристаллов следует рассматривать как нежелательное явление. Михаэлис полагал, что в определенный момент времени раствор свертывается в склеивающий между собой цементные зерна гидрогель, который содержит гидросиликат извести, а также известковые алюминат и феррит. Путем адсорбции в этот гель начинает во все возрастающих количествах переходить известь и все в целом принимает, наконец, типичную структуру опалообразного студня.

Далее Шейкин пишет, что все современные (на 1939 год) воззрения по вопросу схватывания и твердения портландцемента можно разделить на две основные группы.

Сторонники теории Михаэлиса признают, что коллоидно-химические явления играют решающую роль при схватывании и твердении портландцемента.

Сторонники теории Ле-Шателье считают появление коллоидных фаз в начале схватывания процессом, не имеющим непосредственного отношения к твердению портландцемента.

Таким образом, по теории Ле-Шателье и его последователей структура затвердевшего исходного цементного камня должна представлять кристаллический сросток.

По теории Михаэлиса и его сторонников затвердевший цемент есть преимущественно коллоидное, аморфное тело.

Все приведенные теории были хорошо обоснованы большим числом проведенных экспериментальных работ, что не позволяло отдать предпочтение какой-либо одной теории.

Далее Шейкин излагает свою точку зрения в вопросе схватывания и твердения портландцемента. По его мнению, возможно существование трех типов структур затвердевшего цемента:

•          коллоидной («условно-коллоидной») структуры затвердевшего цемента;

•          субмикрокристаллической структуры затвердевшего цемента;

•          макрокристаллической структуры затвердевшего цемента.

Шейкин исходил из того, что из двух факторов, определяющих прочность (кристаллизация и образование гелей) в зависимости от условий, образуемых при схватывании, превалирующим фактором, который определяет прочность, будет какой-либо один: или кристаллизация, или образование гелей. В зависимости от превалирующего при твердении цемента фактора (кристаллизация или образование гелей) будут различны и структуры затвердевшего цемента.