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石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，它有着悠久的发展历史，并具有良好的建筑性能，在土木工程中得到了广泛的应用，特别是在石膏制品方面发展较快。常用的石膏胶凝材料有建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。
生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏（CaSO 4 ·2H 2 O）、天然无水石膏（CaSO 4 ）以及含CaSO 4 ·2H 2 O或CaSO 4 ·2H 2 O与CaSO 4 混合物的化工副产品。天然二水石膏又称软石膏或生石膏，是生产建筑石膏和高强石膏的主要原料。
生产石膏胶凝材料的主要工艺流程是破碎、加热与磨细。由于加热方式和加热温度的不同，可以得到具有不同性质的石膏产品。
①建筑石膏（熟石膏、β型半水石膏）。将天然二水石膏在常压下在炉窑中进行加热煅烧，在 107～170 ℃时生成：
CaSO 4 ·2H 2 O→CaSO 4 ·0.5H 2 O＋1.5H 2 O
②α型半水石膏（即高强石膏）。具有 0.13 MPa、125 ℃过饱和蒸汽条件下的蒸压釜中蒸炼得到。它比β型半水石膏晶体要粗，调制成可塑性浆体的需水量少。
③可溶性硬石膏。常压、加热温度为 170 ～ 200 ℃时生成。它与水调和后仍能很快凝结硬化。
④不溶性硬石膏（死烧石膏）。常压、加热温度超过 400 ℃时生成。它难溶于水，失去凝结硬化的能力。
⑤煅烧石膏（过烧石膏）。常压、加热温度超过 800 ℃时生成。由于分解出CaO，在CaO的激发下，产物又具有凝结硬化的能力。
建筑石膏是一种白色粉末状的气硬性胶凝材料，密度为 2.60 ～ 2.75 g/cm 3 ，堆积密度为800～1 000 kg/m 3 。
建筑石膏与水拌和后，可调制成可塑性浆体，经过一段时间反应后，将失去塑性，并凝结硬化成具有一定强度的固体。
建筑石膏的凝结和硬化主要是由于半水石膏与水相互作用，还原成二水石膏：
CaSO 4 ·0.5H 2 O＋1.5H 2 O→CaSO 4 ·2H 2 O
半水石膏在水中发生溶解，并很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水化合，生成二水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多（仅为半水石膏溶解度的 1 ／5），所以半水石膏的饱和溶液对二水石膏来说，就成了过饱和溶液，因此，二水石膏从过饱和溶液中以胶体微粒析出，这样，促进了半水石膏不断地溶解和水化，直到半水石膏完全溶解。在这个过程中，浆体中的游离水分逐渐减少，二水石膏胶体微粒不断增加，浆体稠度增大，可塑性逐渐降低，此时称之为“凝结”，随着浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大、共生并相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这个过程称为“硬化”。实际上，石膏的凝结和硬化是一个连续的、复杂的物理化学变化过程。
建筑石膏的特点包括以下几个方面：
①凝结硬化快。建筑石膏的凝结时间随煅烧温度、磨细程度和杂质含量等情况的不同而不同。一般与水拌和后，在常温下数分钟即可初凝，30 min以内即可达终凝。在室内自然干燥状态下，达到完全硬化约需一星期。凝结时间可按要求进行调整，若要延缓凝结时间，可掺入缓凝剂。
②硬化时体积微膨胀。建筑石膏在凝结硬化过程中，体积略有膨胀，硬化时不出现裂缝，所以可不掺加填料而单独使用，并可很好地填充模型。硬化后的石膏，表面光滑，颜色洁白，其制品尺寸准确，轮廓清晰，可锯可钉，具有很好的装饰性。
③硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。建筑石膏的水化，理论需水量只占半水石膏质量的 18.6％，但实际上，为使石膏浆体具有一定的可塑性，往往需加占半水石膏质量 60％～80％的水，多余的水分在硬化过程中逐渐蒸发，使硬化后的石膏留有大量的孔隙，一般孔隙率为50％～60％。因此，建筑石膏硬化后，强度较低，表观密度较小，导热性较低，吸声性较好。
④防火性能良好。石膏硬化后的结晶物CaSO 4 ·2H 2 O遇到火烧时，结晶水吸热蒸发，吸收热量并在表面生成蒸汽幕和具有良好绝热性的无水物，起到阻止火焰蔓延和温度升高的作用，所以，石膏有良好的抗火性。
⑤具有一定的调温、调湿作用。建筑石膏的热容量大，吸湿性强，故能对室内温度和湿度起到一定的调节作用。
⑥耐水性、抗冻性和耐热性差。建筑石膏硬化后，具有很强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度明显降低，在水中晶体还会溶解而引起破坏；若石膏吸水后受冻，则孔隙内的水分结冰，产生体积膨胀，使硬化后的石膏体破坏；若在温度过高的环境中使用（超过 65 ℃ ），二水石膏会脱水分解，造成强度降低。因此，建筑石膏不宜用于潮湿、严寒或温度过高的环境中。
根据《建筑石膏》（GB /T 9776—2022）规定，建筑石膏组成中有效胶凝材料β型半水石膏与可溶性无水石膏质量分数之和应不小于 60.0％，且二水石膏质量分数应不大于 4.0％；可溶性无水石膏质量分数可由供需双方商定。建筑石膏的物理力学性能应符合表2.3 的要求。
表2.3 建筑石膏的物理力学性能
此外，建筑石膏的放射性核素限量内照射指数应不大于 1.0，外照射指数应不大于 1.0。建筑石膏中的水溶性氧化镁、水溶性氧化钠、水溶性氯离子、水溶性五氧化二磷、水溶性氟离子的含量应符合表2.4 的要求。建筑石膏的pH应不小于 5.0。
表2.4 建筑石膏的限制成分含量
此外，工业副产建筑石膏的放射性核素限量应符合建筑材料放射性核素限量的要求；限制成分氧化钾、氧化钠、氧化镁、五氧化二磷和氟的含量由供需双方商定。
建筑石膏具有许多优良的性能，在建筑中的应用十分广泛，一般制成石膏抹面灰浆作内墙装饰；可用来制作各种石膏板、各种建筑艺术配件及建筑装饰、彩色石膏制品等。另外，石膏作为重要的外加剂，广泛应用于水泥、水泥制品及硅酸盐制品。下面择要作些介绍：
①制备粉刷石膏。建筑石膏硬化时不收缩，故使用时可不掺填料，直接做成抹面灰浆，也可以与石灰、砂等填料混合使用，制成内墙抹面灰浆或砂浆。
②建筑石膏制品。建筑石膏制品的种类很多，如纸面石膏板、空心石膏条板、纤维石膏板、石膏砌块和装饰石膏等，主要用作分室墙、内隔墙、吊顶和装饰。建筑石膏配以纤维增强材料、胶粘剂等还可制成石膏角线、线板、角花、灯圈、罗马柱、雕塑等艺术装饰石膏制品。
建筑石膏在贮运过程中，应防止受潮及混入杂物。不同等级的建筑石膏，应分别贮运，不得混杂；一般贮存期为 3 个月，超过 3 个月，强度将降低 30％左右。超过贮存期限的石膏应重新进行质量检验，以确定其等级。
高强石膏（α型半水石膏）调成可塑性浆体的需水量比建筑石膏（β型半水石膏）少一半左右，所以硬化后具有较高的密实度和强度。一般 3 h抗压强度可达 9 ～ 24 MPa，7 d可达 15 ～40 MPa。
高强石膏主要适用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。制作模型、花饰及石膏板。掺入防水剂可制成高强度耐水石膏，可用于较潮湿的环境中。
由天然硬石膏或天然二水石膏加热至 400 ～ 750 ℃，石膏将完全失去水分，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，此时加入适量的激发剂——硫酸盐激发剂（如 5％硫酸钠或硫酸氢钠与 1％铁矾或铜矾的混合物），还有碱性激发剂（如 1％～ 5％石灰或石灰与少量半水石膏混合物、煅烧白云石、碱性粒化高炉矿渣等），使其又恢复胶凝性。无水石膏水泥亦称硬石膏水泥。
无水石膏水泥属于气硬性胶凝材料，与建筑石膏相比，凝结速度较慢，调成一定稠度的浆体，需水量较少，硬化后孔隙率较小。它宜用于室内，主要用作石膏板和石膏建筑制品，也可作抹面灰浆等，具有良好的耐火性和抵抗酸碱侵蚀的能力。
将天然二水石膏或天然无水石膏在 800～1 000 ℃温度下煅烧，煅烧后的产物经磨细后，即可得到高温煅烧石膏。其主要成分为CaSO 4 及部分CaSO 4 分解出的CaO。 CaO可起到碱性激发剂的作用，使高温煅烧石膏具有凝结硬化的能力。
高温煅烧石膏凝结、硬化速度慢，掺入少量的石灰、半水石膏或NaHSO 4 、明矾等，可加快凝结硬化的速度，提高其磨细程度，也可起到加速硬化、提高强度的作用。高温煅烧石膏硬化后，具有较高的强度和耐磨性，抗水性较好，宜用作地板，故也称地板石膏。