1.建筑石膏的凝結硬化
建筑石膏與水拌和后，能夠調制成可塑性漿體，經過一段時間反應后，會失去塑性，并凝結硬化成具有一定強度的固體。實踐證明，石膏膠凝材料在水化過程中，僅形成水化產物，漿體并不一定能夠形成具有強度的人造石，而只有當水化物晶體互相連生形成結晶結構網時，才能硬化并形成具有強度的人造石。
建筑石膏的凝結和硬化主要是由于半水石膏與水相互作用，還原成二水石膏:
CaSO4·1∕2H2O十3∕2H2O →CaSO4·2H2O

半水石膏在水中發生溶解，并很快形成飽和溶液，溶液中的半水石膏與水化合，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 (僅為半水石膏溶解度的1∕5)，所以半水石膏的飽和溶液對二水石膏來說，就成了過飽和溶液。因此二水石膏從過飽和溶液中以膠體微粒析岀，這樣促進了半水石膏不斷地溶解和水化，直到半水石膏完全溶解。在這個過程中，漿體中的游離水分逐漸減少，二水石膏膠體微粒不斷增加，漿體稠度增大，可塑性逐漸降低，此時稱之為 “凝結”；隨著漿體繼續變稠，膠體微粒逐漸凝聚成為晶體，晶體逐漸長大、共生并相互交錯，使漿體產生強度并不斷增長，這個過程稱為 “硬化”，如圖6‐22所示。實際上，石膏的凝結、硬化是一個連續的、復雜的物理化學變化過程。

2.天然硬石膏的凝結硬化及其活性激發
天然硬石膏磨成細粉，也能較緩慢地水化硬化，在25-30℃的室溫干燥條件下強度不斷增長，28d抗壓強度能達14.3-17.1MPa。研究發現約有20%的硬石膏水化生成二水石膏。這是由于天然硬石膏往往含有其他成分，可能有活化作用；同時磨細過程能使硬石膏部分活化，促進水化能力。
天然硬石膏的活性激發有粉磨、熱處理和摻人激發劑三種。前兩種方法有時也并稱為物理活性激發，其基本原理是通過改變硬石膏的晶體結構，增加結構內部的晶格畸變和缺陷，提高比表面積，改善表面性能，從而提高其水化活性。但僅靠物理活性激發，仍不能使天然硬石膏達到實際使用要求，因此需要在天然硬石膏中摻人激發劑進行化學活性激發。
硬石膏的激發劑可定義為在硬石膏中摻人的、用來激發其活性、提高其水化與硬化能力的化學物質。硬石膏在激發劑的作用下，水化硬化能力增強，凝結時間縮短，強度提高。根據激發劑性能的不同，分為:硫酸鹽激發劑 [Na2SO4、NaHSO4、K2SO4、KHSO4、Al2(SO4)3、FeSO4及KAl(SO4)2·12H2O等]和堿性激發劑 (石灰2%-5%、煅燒白云石5%-8%、堿性高爐礦渣10%-15%、粉煤灰10%-20%)等。
作為一種有實際應用價值的硬石膏激發劑，需要同時能夠滿足三個性能的要求，即大幅度縮短漿體凝結時間、顯著提高硬化體的早期強度和不返霜或者返霜不明顯。
圖6‐23是部分激發劑對天然硬石膏水化率的影響。從圖中可以看岀，幾種激發劑的加人，都得到相似的水化率曲線線型，即1d之內水化較快，3d之后水化較慢。在激發劑中以KAl(SO4)2、煅燒明礬石、明礬和 NaHSO4效果較好，其硬石膏凈漿試件的7d干燥強度都在60.0MPa以上。從經濟和實用來看，以煅燒明礬石為優。
前蘇聯的布德尼可夫認為硬石膏具有組成絡合物的能力，在有水和鹽存在時，硬石膏表面生成不穩定的復雜水化物，然后此水化物又分解為含水鹽類和二水石膏。正是這種分解反應生成的二水石膏不斷結晶，使漿體凝結硬化。其反應式為
mCaSO4十鹽(活化劑)十nH2O →mCaSO4·鹽·nH2O(復鹽)
mCaSO4十鹽·nH2O十2-H2O →m(CaSO4·2H2O)十鹽·nH2O
純硬石膏的溶解度比二水石膏的溶解度大，所以硬石膏可以水化成二水石膏。但硬石膏的溶解度速度很慢，一般要40-60d才能達到平衡溶解度。加人激發劑后，因先與硬石膏生成不穩定的復鹽，再分解生成二水石膏，并反復不斷地通過中間水化物(復鹽)轉變成二水石膏，因而加速了硬石膏的溶解。
當摻有硅酸鹽水泥熟料、堿性高爐礦渣、石灰等堿性激發劑時，除起到活化作用外，硫酸鹽與礦渣玻璃反應，結果能生成水化硫鋁酸鈣，當反應速度控制適當時，可使硬化石膏漿體強度進一步提高，抗水性也有所增強。
經過激發并改性的天然硬石膏，具有良好的力學性能及耐水性能。有研究表明[22]①硫酸鉀激發劑的最佳摻人量為1.0%-1.5%，低于該摻人量時，激發效果隨著硫酸鉀的摻人量增大而顯著提高；高于該摻人量時，激發效果隨著硫酸鉀摻人量的增大而減弱。②硅酸鹽水泥的摻人能夠提高硬石膏的強度，改善耐水性能，但基于充分利用硬石膏資源及保證材料安定性考慮，其摻人量以不高于5%為宜。③半水石膏對縮短硬石膏的凝結時間效果明顯，且在一定的摻人量范圍內能夠提高硬石膏的強度，但對硬石膏的耐水性能有不利影響，其摻人量不宜超過8%，并應根據材料使用環境對耐水性能的要求確定半水石膏的適宜摻人量。

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