硫酸鋁的凝結硬化機理是：其水解生成堿式鹽，然后生成氫氧化鋁，最后逐漸形成氫氧化鋁凝膠體而凝結硬化。其反應式如下：
Al2(SO4)2+2H2O→Al2(SO4)2+H2SO4
Al2(SO4)2+2H2O→Al2(SO4)(OH)4+H2SO4
Al2(SO4)(OH)2+2H2O→2Al(OH)3↓+2H2SO4
純硫酸鋁在常溫下水解作用較緩慢，甚至在200~300℃的溫度下水解率不超過50%，因而，在常溫下凝結硬化速度很低。但是，若其中含有適量其他金屬鹽，如Na2SO4，則水解速度可明顯加快。
硫酸鋁結合體的強度在常溫下增長較慢。當溫度升至近700℃時，強度隨溫度提高而增加，達最高值。在此階段，游離水排出，氫氧化鋁凝膠體形成并致密化。Al2(SO4)3·18H2O中的18個分子結晶水也不是一次脫出，而是分幾次脫出，而是分幾次脫出，故對結合體結構影響不大。結合體的冷態強度約在800℃左右為最低值，這是因為Al2(SO4)2受熱分解，生成Al2O3和SO3，對結合體的結構有危害。當溫度超過1000℃時，結合體的冷態強度又急劇上升，經1200℃熱處理后，冷態強度約為800℃時的3.5~5.0倍。
磷酸鋁結合體的凝結速度和在加熱過程中其強度的發展，與磷酸鋁溶液的濃度有關。濃度過高，殘留的硫酸鋁受熱分解時對結合體的影響過大;濃度過低，結合體的致密度低，使各溫度下的冷態強度低。一般認為，在配制搗打料時，控制溶液的密度在1.20~1.30g/cm3為宜。
值得注意的是，該結合劑在水解過程中產生的H2SO4，在同混料時與其中某些金屬反應而產生氫氣，故應采取適當措施防止其危害發生。
