Загустевание и твердение строительного гипса обусловлено переходом полугидрата сернокислотного кальция при взаимодействии его с водой в двугидрат по схеме CaS04-0,5H2O-T-l,5H2O=CaSOr2H2O. В растворе полуводный гипс взаимодействует с водой и переходит в двуводный. Так как растворимость полугидрата в воде, считая на CaS04, примерно в 5 раз больше растворимости двугидрата CaS04-2H20, то образовавшийся насыщенный раствор полугидрата оказывается пересыщенным по отношению к двугидрату. Пересыщенный раствор в обычных условиях является системой неустойчивой и не может существовать, из него выпадают мельчайшие частицы твердого вещества - двуводного сернокислого кальция. Поэтому в жидкой фазе возникают условия для образования зародышей кристаллов двуводного гипса и выделения их из раствора.

По мере накопления этих субмикрокристаллических новообразований они склеиваются между собой, вызывая загустевание (схватывание) гипсового теста. Это в свою очередь вызывает уменьшение концентрации полугидрата в жидкой фазе и создает возможность для включения в реакцию новых порций этого вещества и образования пересыщенного раствора CaS04-2H20. В последующем мельчайшие частицы гидратного новообразования начинают кристаллизоваться, формируя при этом структурную прочность гипсового камня. Нарушение структуры твердеющего гипса в момент его загустевания приводит к резкому снижению прочностных показателей. Дальнейший рост прочности гипсового камня обусловливается удалением воды из системы, высыханием твердеющей массы и более полной кристаллизацией при этом. Полагается, что при удалении воды, смачивающей поверхность кристаллов, устраняется их взаимное скольжение, что приводит к повышению прочности затвердевшего гипса, а также к резкому уменьшению деформаций ползучести под нагрузкой. Твердение гипса может быть ускорено сушкой, но при температуре не выше 65°С во избежание обратной дегидратации двуводного гипса. При полном высыхании гипсового камня дальнейший рост его прочности прекращается.