聚合物水泥防水涂料的成膜機理為：當聚合物乳液加入到水泥中時，在攪拌過程中，聚合物顆粒均勻地分散到水泥漿體中。當水泥遇到水時，水化反應開始，Ca(OH)2溶液很快達到過飽和并析出晶體，同時生成鈣礬石晶體及水化硅酸鈣凝膠體，乳液中的聚合物顆粒便沉積到凝膠體和未水化的水泥顆粒上。隨著水化反應進行，水分不斷消耗，水化產物增多，聚合物顆粒逐漸聚集在毛細孔中，并在凝膠體表面、未水化水泥顆粒上形成緊密堆積層。這聚集的聚合物顆粒逐漸填充毛細孔并且覆蓋著它們不能完全填充的毛細孔的內表面。由于水化或干燥水分進一步減少，在凝膠體上和在孔隙中緊密堆積的聚合物顆粒便凝聚形成連續的薄膜，形成與水化水泥漿體互穿基質的混合體，并且使水化產物之間及骨料相互膠接。由于帶有聚合物的水化產物在界面形成了覆蓋層，可能影響了鈣礬石和粗大氫氧化鈣晶體的生長，也由于聚合物在界面過渡區孔隙中凝聚成膜，從而使聚合物防水涂料的界面過渡區更為致密，使聚合物水泥防水涂料的性能得以改善。一些聚合物分子中的活性基團可能與水泥水化產物中的Ca2+,A13+產生交聯反應，形成特殊的橋鍵作用，改善水泥砂漿硬化體的物理組織結構，緩解內應力，減少了微裂紋的產生，增強了聚合物防水涂料的致密性。