在CaSO4-H2O的系统中，主要有二水石膏（CaSO4·2H2O）、半水石膏（CaSO4·1/2H2O）和无水石膏。它们又有很多变种，下面将详细介绍其性能和用途。

（1）二水石膏

二水石膏既是一种天然的矿物，也是脱水石膏水化后的最终水化产物。

天然的二水石膏又称生石膏或简称石膏。化学组成的理论质量为：CaO 32.57%，SO346.50%，H2O 20.93%。其中常含有黏土、细砂等杂质。天然石膏的密度为2.2～2.4g/cm3，常温下在水中的溶解度按CaSO4计为2.05g/L。天然二水石膏是建筑石膏和高强石膏的主要原料来源，同时在水泥工业中用于水泥生产的调凝剂。

（2）半水石膏

半水石膏也称熟石膏，主要由二水石膏加热脱水制成。半水石膏有α和β两个变种。当二水石膏在加压水蒸气条件下，或在酸和盐的溶液中加热时可以生成α型半水石膏。如果二水石膏的脱水过程是在干燥环境中进行，则生成β型半水石膏。α型半水石膏的晶粒较粗，制成一定稠度的浆体时需水量小，硬化后强度较高，是人们通常所说的高强石膏。β型半水石膏的晶粒较细，制成一定稠度的浆体时，需水量较大，硬化后强度较低，是人们常用的建筑石膏。半水石膏主要用来生产各种石膏制品

（3）无水石膏

无水石膏又称为硬石膏，有天然的和人工制取的两种。天然硬石膏主要由无水硫酸钙组成，化学组成的理论质量为：CaO 41.19%，SO358.81%。天然硬石膏主要形成于内海及盐湖中，是化学沉积作用的结果。硬石膏矿层一般位于二水石膏层下面，在水的作用下会转变成二水石膏，因此在天然硬石膏中常含有5%～10%的二水石膏。天然硬石膏密度2.9～3.0g/cm3。

人工制取的硬石膏主要包括Ⅲ型硬石膏（CaSO4Ⅲ）、Ⅱ型硬石膏（CaSO4Ⅱ）、Ⅰ型硬石膏（CaSO4Ⅰ）三种。在工业上，当α型半水石膏在高压水蒸气条件下加热到200～230℃时生成α型CaSO4Ⅲ，当β型半水石膏在干燥空气中加热到200～ 360℃时生成β型CaSO4Ⅲ，它们都可称为可溶性无水石膏。Ⅲ型硬石膏水化时都要经过半水石膏阶段再形成二水石膏，其水化速率比半水石膏快，在潮湿空气中也能水化生成半水石膏。

半水石膏加热到400～1000℃，就完全失去水分成为难溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，成为死烧石膏，即为Ⅱ型硬石膏。当温度超过1180℃时，Ⅱ型硬石膏转变为Ⅰ型硬石膏，而且它只有在温度高于1180℃时才是稳定的，人们也称它为高温石膏。

与二水石膏相比，天然硬石膏具有较高的溶解度，但其溶解速率却十分缓慢，一般需要40d以上才能达到溶解平衡。由于天然硬石膏在一般情况下水化及凝结硬化很慢，甚至长期不凝结，不具有强度，当用它作胶凝材料时必须经过活化处理。

硬石膏也能在水泥工业中用于水泥生产的调凝剂。结晶水含量极少的天然硬石膏是国内生产UEA、CEA、AEA系列混凝土膨胀剂的重要原料。