Cohesie
De cohesie van klei wordt voor een belangrijk deel veroorzaakt door de affiniteit van de deeltjes voor water. Watermoleculen hechten zich immers aan deze deeltjes, waardoor ze een verbinding kunnen vormen tussen die deeltjes. Daarnaast is voor cohesie de hechting van watermoleculen aan opgeloste stoffen van belang. Door de beweeglijkheid van watermoleculen blijft cohesie als gevolg van hechting van watermoleculen ook bestaan als klei sterk gekneed wordt. Ook hier spelen de Atterbergse grenzen en de consistentie-index een grote rol (zie paragraaf 3.2.2.). Bij kleisoorten met een relatief hoge uitrolgrens ten opzichte van de vloeigrens en dus een relatief lage plasticiteitsindex, zit veel water dat niet bijdraagt aan de cohesie van de grond.
Een afnemend watergehalte doet de cohesie van verzadigde klei toenemen omdat de deeltjes dichter bij elkaar komen te liggen. Een klei gaat zich dan meer als plastische vaste stof gedragen dan als dikke vloeistof. Een verder gaande verdroging leidt tot afnemende plasticiteit.
Naast de affiniteit van de vaste stofdeeltjes voor water is de cohesie in klei tevens voor een deel het gevolg van het direct met elkaar verbonden zijn van mineralen en organische stoffen in de grond. Deze bindingen ontstaan meestal door mineralen en organische stoffen die chemisch aan het oppervlak van meerdere gronddeeltjes vastzitten en daardoor de deeltjes als cement bijeenhouden. De cementatie veroorzaakt relatief zeer sterke bindingen, waardoor de grond stevig tot hard wordt. Cementatiebindingen vormen zich meestal pas na verloop van uren tot soms jaren. De verbindingen zijn echter weinig flexibel en worden daardoor bij grotere vervormingen verbroken. De eerder genoemde ijzer- en aluminiumverbindingen vormen een belangrijke categorie van deze cementerende stoffen en zijn veelal de oorzaak van de toename van de sterkte van blauwe of grijze klei die met lucht in contact komt. Daarnaast zijn veel omgezette organische verbindingen werkzaam als cementerende stof.
