石膏是以硫酸鈣為主要成分的膠凝材料。石膏可分為天然二水石膏、天然硬石膏和工業廢渣石膏三大類。生產石膏膠凝材料的石膏主要是天然石膏。天然石膏的主要成分是含有兩個結晶水的硫酸鈣 (CaSO4·2H2O)，是一種外觀呈白色、粉紅色、淡黃色或灰色的透明或半透明非金屬礦物，也稱二水石膏。
(1)半水石膏 半水石膏是主要的石膏膠凝材料。將主要成分為二水石膏的天然二水石膏或者其他化工廢渣二水石膏加熱時，隨著溫度的升高，可能會發生一系列變化。當溫度為65-75℃時，CaSO4·2H2O開始脫水，至107-170℃時，生成半水石膏 [CaSO4·(1∕2)H2O]，其反應式為:
CaSO4·2H2O→107-170℃→CaSO4·1∕2H2O十3∕2H2O

在加熱階段因加熱條件不同，所得到的半水石膏有α型和β型兩種形態。若將二水石膏在非密閉的窯爐中加熱脫水，得到的是β型半水石膏，稱為建筑石膏。建筑石膏的晶粒較細，調制成一定稠度的漿體時，需水量很高，硬化后的強度低。若將二水石膏置于0.13MPa、124℃的過飽和蒸汽條件下蒸煉脫水，或者置于某些鹽溶液中沸煮，可得到α型半水石膏，稱為高強石膏。高強石膏的晶粒較粗，調制成一定稠度的漿體時，需水量很低，硬化后的強度高。

當加熱溫度為170-200℃時，半水石膏繼續脫水，成為可溶性硬石膏，與水調和后仍能夠很快凝結硬化；當加熱溫度為200-250℃時，石膏中殘留很少量的水，凝結硬化非常緩慢；當加熱溫度為400-750℃時，石膏完全失去水分，成為不溶性硬石膏，失去凝結硬化能力，成為死燒石膏；當溫度高于800℃時，部分石膏分解成的氫氧化鈣起催化作用，所得到的產品又具有凝結硬化性能，這就是高溫煅燒石膏。

(2)天然硬石膏 天然硬石膏也稱天然無水石膏，其質地較二水石膏硬，一般為白色，若有雜質則呈灰紅等顏色。天然硬石膏本身具有膠凝性，但強度很低，一般需要采取措施提高其活性。
石膏膠凝材料的結構為CaSO4·H2O系統，其形態及變種很多，在CaSO4‐H2O系統中一般公認的石膏相有五種形態、七個變種。它們是二水石膏 (CaSO4·2H2O)；α型與β型半水石膏 (α‐CaSO4·1∕2H2O、β‐CaSO4·1∕2H2O)；α型與β型硬石膏 (α‐CaSO4可、β‐CaSO4可)；型硬石膏 (CaSO4)；工型硬石膏 (CaSO4工)。二水石膏既是脫水物的原始材料，又是脫水石膏再水化的最終產物。
根據脫水程度的不同，石膏具有如表6‐28所示的幾種形式和相應的性能特征。

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