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。公元前2500年建造的古埃及胡夫金字塔就采用了石膏砂浆作为胶凝材料来粘结和砌筑石块。现代建筑中，石膏作为胶凝材料仍有着广泛的应用。石膏原料丰富，生产工艺简单，生产能耗低，价格低廉，不污染环境。石膏具有许多优良的性能，特别适用于现代建筑的室内隔断、装饰、装修工程。另外，石膏作为原材料还可以应用于混凝土工程、硅酸盐制品和水泥工业等方面，总之，石膏作为一种环保型建筑材料已引起人们越来越多的重视。

生产石膏的原料有天然二水石膏(CaSO₄·2H₂O)、天然无水石膏（CaSO₄）和化工石膏。

天然二水石膏质地较软，故又称为软石膏，是生产石膏胶凝材料的最主要原料。纯净的二水石膏呈透明无色状，但天然二水石膏矿物常含有砂、黏土、碳酸盐矿物以及氧化铁等各种杂质而呈灰色、褐色、赤色、淡黄色等各种颜色。天然二水石膏矿物晶形常呈板状、叶片状、针状和纤维状，有时也可见柱状晶形和燕尾形的双生边晶。天然二水石膏的密度介于2.0～2.4g/cm³之间，莫氏硬度为2。国家标准GB/T5483-1996中规定，天然二水石膏和无水石膏（又称硬石膏）按矿物成分含量分级，并应符合表3-4要求。

天然无水石膏质地比较硬，故又称为硬石膏，其密谋为2.9～3.1g/cm³，莫氏硬度为3～4。硬石膏一般为白色或透明无色，如含有杂质，则呈浅灰或浅红色。只可用于生产无熟料水泥。

含CaSO₄·2H₂O或CaSO₄·2H₂O与CaSO₄混合物的化工副产品，也可用作生产石膏胶凝材料的原料，常称之为化工石膏。如磷石膏，是生产磷酸和磷肥时所得的废料；硼石膏是生产硼酸时所得到的废料；氟石膏是制造氟化氢时的副产品，此外还有盐石膏、芒硝石膏、钛石膏等，都有一定的利用价值。

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。现简述如下：

将天然二水石膏在常压下加热，至65℃时，CaSO₄·2H₂O开始脱水，在107℃～170℃时，成为型半水石膏CaSO₄· H₂O（即建筑石膏，又称熟石膏）。

加热方式一般是在炉窑中进行煅烧。若在具有0.131MPa、124℃过饱和蒸汽条件下的蒸压釜中蒸炼，得到的是型半水石膏（即高强石膏），它比型半水石膏晶体要粗，调制成可塑性浆体的需水量少。

当加热温度为170℃～200℃时，脱水加速，半水石膏变为结构基本相同的脱水半石膏，而后成为可溶性硬石膏，它与水调和后仍然能很快凝结硬化；当温度升至250℃时，石膏中只残留很少的水分；当温度超过400℃时，完全失去水分，形成不溶性硬石膏，也称死烧石膏，它难溶于水，失去凝结硬化的能力；温度继续升高超过800℃时，部分石膏分解出氧化钙，使产物又具有凝结硬化的能力，这种产品称为煅烧石膏（过烧石膏）。

根据GB9776-88，生产建筑石膏用的二水石膏，应符合表3-4中A型3级及3级以上的要求。

3.2.2 建筑石膏的硬化机理

建筑石膏加水拌合后，与水发生水化反映生成二水硫酸钙的过程称为水化。

生成的二水硫酸钙与石膏分子式相同，但由于结晶度和结晶型态不同，物理力学性能有了差异。其水化和凝结硬化机理可简单描述为：由于二水石膏的溶解度比半水石膏小，故二水石膏首先从饱和溶液中析晶沉淀，促使半水石膏继续溶解，这一反应过程连续不断进行，直至半水石膏全部水化生成二水石膏。

随着水化反应的不断进行，自由水分被水化和蒸发而不断减少，加之生成的二水石膏微粒比半水石膏细，比表面积大，吸附更多的水，从而使石膏浆体很快失去塑性而凝结；又随着二水石膏微粒结晶长大，晶体颗粒逐渐互相搭接、交错、共生，从而产生强度，即硬化。实际上，上述水化和凝结硬化过程是相互交叉而连续进行的。

建筑石膏凝结硬化过程最显著的特点为：

1. 速度快。水化过程一般为7～12min，整个凝结硬化过程只需20～30min。

    2. 体积微膨胀。建筑石膏凝结硬化过程产生约1%左右的体积膨胀。这是其他胶凝材料所不具有的特性。

  建筑石膏是一种白色粉末状的气硬性胶凝材料,密谋为2.6～2.75g/cm³，堆积密谋为800～900 g/cm³。建筑石膏的技术性质包括如下几个方面。

1.凝结硬化快

    建筑石膏凝结硬化速度快，它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，与水拌合后，在常温下数分钟即可初凝，30min以内可达到终凝。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，以降低半水石膏的溶解度和溶解速度，如亚硫酸盐酒精废液、硼砂或用灰活化的骨胶、皮胶和蛋白胶等；若要加速建筑石膏的凝结，则可掺管理方式促凝剂，如氯化钠、氯化镁、硅氟酸钠、硫酸钠、硫酸镁等，它的作用在于增加半水石膏的溶解度和溶解速度。

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，表观密谋和强度较低

    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，往往需加水60%～80%，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，一般孔隙率约为50%～60%，因此，建筑石膏硬化后，强度较低，表观密谋较小，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CaSO₄·2H₂O遇到火烧时，结晶水蒸发，吸收热量并在表面生成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，在流动的水中，破坏更快，硬化石膏的软化系数约为0.2～0.3；若石膏吸水后受冻，则孔隙内的水分结冰，产生体积膨胀，使硬化后的石膏破坏。所以，石膏的耐水性和抗冻性均较差。此外，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和温度过高的环境中。

    在建筑石膏中掺入一定量的水泥或其他含有活性SiO₂，Al₂O₃和CaO的材料，如：粒化高炉矿渣、石灰、粉煤灰，或掺加有机防水剂等，可不同程度地改善建筑石膏制品的耐水性。

7.储存及保质期

    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，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。

8.技术标准

    根据GB9776-88规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级，见表3-5。其中，抗折强度和抗压强度为试样与水接触后2h测得的。

建筑石膏按产品名称、抗压强度及标准号的顺序进行产品标记，例如，抗折强度为2.5MPa的建筑石膏表示为“建筑石膏2.5GB9776”

3.2.4 建筑石膏的应用

    建筑石膏原料丰富、分布广泛、生产工艺简单、价格便宜、无污染并具有上述许多优良的性能，是现代建筑中一种非常重要的材料。建筑石膏主要应用于室内装修、装饰、隔断、吊顶、保温隔热、吸声及防火等方面，一般做成石膏抹面灰浆、石膏装饰制品、石膏板制品后进行施工和安装。另外，在建筑工程的其他方面也有广泛的用途。

1.制作石膏抹面灰浆

    建筑石膏中加入水、细骨料和外加剂等可制成石膏抹面灰浆，石膏抹灰墙和顶棚具有不开裂、保温、调湿、隔音、美观等特点。抹灰后的墙在和棚顶还可以直接涂刷油漆、涂料及粘贴墙纸。建筑石膏加入水和石灰可用作室内粉刷涂料，粉刷后的墙面和顶棚表面光细腻、美观。

2.制作石膏装饰制品

    在建筑石膏加入水、少量纤维增强材料和胶料后，拌合均匀制成石膏浆体，利用石膏硬化时体积膨胀的性质，可成型制成各种石膏雕塑、饰面板及各种建筑装饰零件，如石膏角线、线板、角花、灯圈、罗马柱、雕塑等艺术装饰石膏品。

3.制作各种石膏板制品

    建筑石膏是制作各种板材的主要原料，石膏板是一种质量轻、强度较高、绝热、吸音、防火、可锯可钉的建筑板材，是当前着重发展的新型板材。石膏板广泛地应用于各种建筑物的内墙、墙面覆面板、天花板和各种装饰板。

在石膏板的生产制作过程中，为了获得更多优良的性能，通常加入一些其他材料和外加剂。制造石膏板时加入锯末、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、膨胀矿渣等轻质多孔材料，或加入泡沫剂、加气剂等可减少其表观密谋并提高保温性、隔音性；在石膏板中加入纸筋、麻刀、石棉、玻璃纤维等增强材料，或在石膏表面粘贴纸板，可以提高其抗裂性、抗弯强度并减少脆性；在石膏板中加入水泥、粉煤灰、粒化矿渣以及各种有机防水剂可以提高其耐水性。加入沥青质防水剂并在板面包覆防水纸或乙烯树脂的石膏板，不仅可以用于室内，也可以用于室外，甚至可用于浴室的墙板。

我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板、空心石膏条板、石膏装饰板和纤维石膏板等。

纸面石膏板以建筑石膏作芯材，两面用纸护面而成，主要用于内墙、隔墙和天花板处，安装时需先架设龙骨。

石膏空心条板以建筑石膏为主要原料，加入纤维等材料以类似于混凝土空心板生产工艺制成。石膏空心条板孔数为7～9个，孔洞率30～40%，不需设置龙骨，施工方便，主要用于内墙和隔墙。

石膏装饰板的主要原料为建筑石膏、少量的矿物短纤维和胶料。石膏装饰板是具有多种图案和花饰的正方形板材，边长为300～900mm，有平板、多孔板、印花板、压花板、浮雕板等，造型美观多样，主要用于公共建筑的墙面装饰和天花板等。

纤维石膏板是以建筑石膏、纸浆、玻璃或矿棉短纤维为原料制成的无纸面石膏板。这种石膏板的抗弯强度和弹性模量都高于纸面石膏板，可用于内墙和隔墙，也有用来代替木材制作家具。

4.石膏的其他用途

石膏除了广泛地应用于建筑装饰、装饰工程外，还大量地应用于建筑工程中的其他方面。例如，加入泡沫剂或加气剂可制成多孔石膏砌块制品，用作建筑物的填充墙材料，能改善绝热、隔音等性能，并能降低建筑物自重。

在硅酸盐水泥生产中必须加入石膏作为缓凝剂；石膏可生产无熟料水泥，如石膏矿渣无熟料水泥等；石膏可制造硫铝酸盐膨胀水泥和自应力水泥；石膏可生产各种硅酸盐制品和用作混凝土的早强剂等。高温煅烧石膏可做成无缝地板、人造大理石、地面砖以及墙板和代替白水泥用于建筑装修。