在CaS04-H20的系统中，主要有二水石膏(CaSO4·2H2O)、半水石膏(CaSO4·1/2H20)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。
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:CaO32.57%，SO346.50%，H2O20.93%。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。
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a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a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。a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。B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。
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:CaO41.19%，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a型半水石膏在高压水蒸气条件下加热到 200~230℃时生成a型CaS04Ⅲ，当B型半水石膏在干燥空气中加热到200~360℃时生成8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。
熟石膏粉的质量要求
熟石膏粉是常用的石膏胶凝材料，主要包括建筑石膏和高强石膏。
(1)建筑石膏
建筑石膏主要是以β型半水石膏为主要成分，主要性能特点及要求如下。
① 凝结硬化快，初凝不小于3min，终凝不大于30min，可以添加缓凝剂调整凝结时间。
② 空隙率大，强度低，抗压强度通常在3~6MPa。
③ 建筑石膏硬化体隔热性和保温性能良好，但耐水性差。热导率为0.121~0.205W/(m·K)，软化系数为 0.30~0.45。
④防火性能好，装饰性、加工性能好。
⑤ 建筑石膏硬化时体积略有膨胀，能够使建筑石膏硬化体表面光滑饱满，干燥时不开裂。
⑥ GB/T 9776-2008《建筑石膏》对石膏粉的质量要求如下。
a.组成
建筑石膏组成中β型半水硫酸钙含量应≥60.0%(质量分数)。
b.凝结时间和强度要求见表2-9。
c.有害物质
工业副产建筑石膏中限制成分氧化钾、氧化钠、氧化镁、五氧化磷和氟的含量由供需双方商定。
d.放射性核素限量
工业副产建筑石膏的放射性核素限量应符合GB6566的要求。
(2)高强石膏
高强石膏是将二水石膏置于加压水蒸气条件下，或在酸和盐的溶液中加热制成的α型半水石膏。不过α型半水石膏并不完全属于高强石膏，若形成的晶体是针状或纤维状，其需水量比建筑石膏还要大，则不是高强石膏。
对于加压法生产的高强石膏，其性能介于β型半水石膏和水热法生产的a型半水石膏之间，它既可用作建筑石膏，也可用作一般模型石膏。这类石膏性能既可参考GB/T 9776《建筑石膏》，也可参考 GB 1639《陶瓷模用石膏粉》进行质量控制。
石膏在干混砂浆中的应用
建筑石膏具有许多优良的性能，在建筑材料中的应用也非常广泛。除了用来作各种石膏板、建筑艺术配件及建筑装饰、彩色石膏制品外，在砂浆中主要用来作砌筑抹灰、粉刷石膏、石膏基装饰砂浆、石膏基填缝剂等干混砂浆产品。
高强石膏适用于强度要求较高的抹灰干粉砂浆、装饰干粉砂浆、自流平干粉砂浆等产品的配制。在石膏中加入防水剂后，可制成高强耐水石膏，用于湿度较高的环境中。加入可再分散乳胶粉、纤维素醚等添加剂，可配制成粘接剂。