石灰砂浆的硬化包括两个过程：
⒈ 机械混和水分的蒸发和氢氧化钙从饱和溶液中逐渐结晶出来；
⒉ 氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生如下反应：
CO2 Ca(OH)2=CaCO3↓ H2O
由此可见，硬化后的化学成分与其原料（石灰石）的主要化学成分相同，所不同的是硬化后的砂浆中含有被胶凝材料胶合的砂粒。
石灰砂浆的硬化是很慢的。这是因为在决定石灰砂浆硬化的两个过程中，水分的蒸发和氢氧化钙的结晶比氢氧化钙与二氧化碳作用的过程进行得快。故在硬化开始时，由于水分蒸发和氢氧化钙结晶后，先在砂浆表面形成一层碳酸钙薄膜，使水分蒸发的二氧化碳自外部继续扩散进入砂浆层的过程受到阻碍，因而大大减慢了整个硬化过程。所以，用石灰砂浆砌筑的墙壁，干燥得很慢。
若砌筑的是房屋，则在相当长的时间内，室内的空气中水分都较高，因为墙中的水分仍在慢慢地蒸发。在砌成多年的厚墙中，往往除了碳酸钙外，也可发现*甚至是软的氢氧化钙。硬化时间不长的石灰砂浆一时硬度不高，原因就在于此。
但给新造成的房屋架起炉火，使空气被二氧化碳饱和，可以加速石灰砂浆的硬化，也是不能允许的。因为这样只能生成极细小的不能相互结合的碳酸钙晶体，从而造成硬化后砂浆强度的降低。当然，经常有人居住的房间，因空气中CO2相对多一些，对砂浆的硬化，房屋的巩固也许有良好的作用。
在石灰浆的硬化过程中，随着水分的蒸发，生成的氢氧化钙、碳酸钙晶体慢慢会彼此结合起来，使整个胶凝质体的结构变紧变硬；但也会造成砂浆层的收缩和开裂。所以石灰浆一般不单独使用，而是和砂子或其它添加料混和使用，通常是在一个体积的石灰浆中加入的砂子量能使配成的砂浆为四个体积，即1:3比较合适。
