不定形耐火材料的化学和矿物组成主要取决于所用的粒状和粉状耐火物料。它与结合剂的品种和数量也有密切关系。
磷酸铝由氢氧化铝与磷酸反应而制得的。反应时由于中和程度不同，通常有磷酸二氢铝、磷酸氢铝和正磷酸铝三种产物。在常温下，前两种酸式磷酸盐是可溶的，具有正常的胶凝性。而正磷酸铝是不溶的，若在不定形耐火材料的混合料中大量生成，可导致混合料早凝。
磷酸铝在凝结与硬化过程中，会发生聚合反应并产生新的化合物。新的化合物的形成和聚合以及同时形成较强的粘附作用，使结合体获得强度。此外，随着温度的提高，偏磷酸铝除发生聚合作用外，还可发生分解作用而生成AIPO₄和P₂O₅。由于AlPO₄的形成，也使结合体的强度得到提高。因此，磷酸铝结合剂也称作热硬性结合剂。
磷酸铝作结合剂时，为加速材料在常温下的硬化，可加入适量的电熔或烧结氧化镁、氧化钙、氧化锌和氟化钱等促硬剂，也可用含有结合状态碱性氧化物材料，如含铝酸钙的高铝水泥。
对于某些不定形耐火材料要在相当长的保存期内具有可塑性，而磷酸铝结合剂在与某些料混合后存放时，生成不溶于水的AlPO₄导致混合料的过早凝结,可加入适量非活性物，或加入适当多价络合物，以使材料在保存期内具有可塑性。
随着温度的提高，游离水排出，结合体在干燥的时候有较高的收缩值。
从干燥温度到 500℃之间，可塑料体积较稳定。此时，结合体的气孔率有所提高，体积密度有所下降，但结合体强度却显著提高。
从500℃直到 900℃左右，结合体失重极微；其气孔率和密度持续平缓变化；冷态强度以 500℃左右为转折点而逐渐降低，直到1100℃左右为止。在此温度阶段内，热态强度却仍持续增长，到约 900℃时达最高值。这与水泥等结合剂相比，是一个优点。
在 900~1000℃的温度范围内，结合体的结构密度变化虽不很显著，热态强度却有明显降低的倾向。这可能与仍然存在于结合体中的酸式磷酸铝和焦磷酸铝分解出的P₂O₅开始挥发有关，还可能与 AlPO₄的晶型转化有关，体积产生膨胀或收缩，因而使结合体强度下降。
从1000~1500℃，硬化体中的各种磷酸铝，除原来形成的AlPO₄以外，都先后分解成AIPO₄和P₂O₅。P₂O₅挥发后，只残留AlPO₄。此种AIPO₄在高于1760℃时还可分解，只残留 Al₂O₃。
