石膏是以硫酸钙为主要成分的胶凝材料。石膏可分为天然二水石膏、天然硬石膏和工业废渣石膏三大类。生产石膏胶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两个结晶水的硫酸钙 (CaSO4·2H2O)，是一种外观呈白色、粉红色、淡黄色或灰色的透明或半透明非金属矿物，也称二水石膏。
(1)半水石膏 半水石膏是主要的石膏胶凝材料。将主要成分为二水石膏的天然二水石膏或者其他化工废渣二水石膏加热时，随着温度的升高，可能会发生一系列变化。当温度为65-75℃时，CaSO4·2H2O开始脱水，至107-170℃时，生成半水石膏 [CaSO4·(1∕2)H2O]，其反应式为:
CaSO4·2H2O→107-170℃→CaSO4·1∕2H2O十3∕2H2O

在加热阶段因加热条件不同，所得到的半水石膏有α型和β型两种形态。若将二水石膏在非密闭的窑炉中加热脱水，得到的是β型半水石膏，称为建筑石膏。建筑石膏的晶粒较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量很高，硬化后的强度低。若将二水石膏置于0.13MPa、124℃的过饱和蒸汽条件下蒸炼脱水，或者置于某些盐溶液中沸煮，可得到α型半水石膏，称为高强石膏。高强石膏的晶粒较粗，调制成一定稠度的浆体时，需水量很低，硬化后的强度高。

当加热温度为170-200℃时，半水石膏继续脱水，成为可溶性硬石膏，与水调和后仍能够很快凝结硬化；当加热温度为200-250℃时，石膏中残留很少量的水，凝结硬化非常缓慢；当加热温度为400-750℃时，石膏完全失去水分，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，成为死烧石膏；当温度高于800℃时，部分石膏分解成的氢氧化钙起催化作用，所得到的产品又具有凝结硬化性能，这就是高温煅烧石膏。

(2)天然硬石膏 天然硬石膏也称天然无水石膏，其质地较二水石膏硬，一般为白色，若有杂质则呈灰红等颜色。天然硬石膏本身具有胶凝性，但强度很低，一般需要采取措施提高其活性。
石膏胶凝材料的结构为CaSO4·H2O系统，其形态及变种很多，在CaSO4‐H2O系统中一般公认的石膏相有五种形态、七个变种。它们是二水石膏 (CaSO4·2H2O)；α型与β型半水石膏 (α‐CaSO4·1∕2H2O、β‐CaSO4·1∕2H2O)；α型与β型硬石膏 (α‐CaSO4可、β‐CaSO4可)；型硬石膏 (CaSO4)；工型硬石膏 (CaSO4工)。二水石膏既是脱水物的原始材料，又是脱水石膏再水化的最终产物。
根据脱水程度的不同，石膏具有如表6‐28所示的几种形式和相应的性能特征。

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