硫酸铝的凝结硬化机理是：其水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐形成氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。其反应式如下：

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

纯硫酸铝在常温下水解作用较缓慢，甚至在200~300℃的温度下水解率不超过50%，因而，在常温下凝结硬化速度很低。但是，若其中含有适量其他金属盐，如Na₂SO₄，则水解速度可明显加快。

硫酸铝结合体的强度在常温下增长较慢。当温度升至近700℃时，强度随温度提高而增加，达最高值。在此阶段，游离水排出，氢氧化铝凝胶体形成并致密化。Al₂(SO₄)₃·18H₂O中的18个分子结晶水也不是一次脱出，而是分几次脱出，而是分几次脱出，故对结合体结构影响不大。结合体的冷态强度约在800℃左右为最低值，这是因为Al₂(SO₄)₂受热分解，生成Al₂O₃和SO₃，对结合体的结构有危害。当温度超过1000℃时，结合体的冷态强度又急剧上升，经1200℃热处理后，冷态强度约为800℃时的3.5~5.0倍。

磷酸铝结合体的凝结速度和在加热过程中其强度的发展，与磷酸铝溶液的浓度有关。浓度过高，残留的硫酸铝受热分解时对结合体的影响过大;浓度过低，结合体的致密度低，使各温度下的冷态强度低。一般认为，在配制捣打料时，控制溶液的密度在1.20~1.30g/cm³为宜。

值得注意的是，该结合剂在水解过程中产生的H₂SO₄，在同混料时与其中某些金属反应而产生氢气，故应采取适当措施防止其危害发生。