石灰，即氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的总称，其与土壤中的二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁等物质在水化作用下发生化学反应，生成硅酸钙、铝酸钙和铁酸钙，形成具有粘结性的胶结体，从而增强了灰土的强度和抗水性能。灰土经过硬化过程，提升了土壤颗粒之间的附着力。

灰土的物理力学特性主要由土壤和石灰组成，粘性土壤因其颗粒细小、活性高，其强度通常高于砂性土壤，比率为1～2倍。在北京，房渣土也可作为灰土的主要成分，经过筛分后使用。由于房渣土中富含活性矿物质，其配制的灰土强度有时甚至高于其他土壤。灰土的强度会随含灰量增加而提升，但当灰量超过一定限度，过量的消石灰钙化过程中会析出水分，导致灰土的塑性增强，反而降低强度。理想的灰土比例为石灰与土的体积比为3:7，即所谓的“三七灰土”。石灰应选用磨细的生石灰粉或块灰，与适量水混合后放置24小时，使其变成粉状消石灰。

灰土的密实度对其强度和稳定性有很大影响，通常通过控制干容重来实现。28天龄期的灰土抗压强度可达0.5～0.7兆帕，而经过200～300天的养护，抗压强度可提升至8～10兆帕。对于用亚粘土或粘土制作的三七灰土，室内养护7天后浸水48小时，其形变模量在10～15兆帕之间，而28天养护后浸水48小时的形变模量则升至32～40兆帕。