石膏适宜的掺量可以使水泥凝结正常、强度高、安定性良好、经济。水泥中石膏掺量的确定主要由以下几个方面考虑。
水泥加水后，C3A立即发生反应，C3S 和C4AF也很快水化，而C2S则水化较慢。电镜观察，可见几分钟后在水泥颗粒表面生成钙矾石(AFt)针状晶体、无定形的水化硅酸钙（C-S-H）以及Ca(OH)2或水化铝酸钙等六方板状晶体。由于钙矾石不断生长，使液相中SO2－4 离子逐渐减少并在耗尽后，就会有单硫型水化硫铝（铁）酸钙出现(AFm)。如石膏不足，还有C3A和C4AF剩余，则会生成单硫型水化物、C4 (A , F) H13固溶体、甚至单独的C4 A H13，而后两者处于介稳状态，有逐渐转变成等轴晶体C3(A , F) H6、C3A H6的趋势。
水泥水化、硬化可分为三个阶段：
1．钙矾石形成期：C3A率先水化，在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石晶体；C3S迅速水化析出Ca(OH)2晶体。第一次放热。晶体开始相互连接、交织形成桥架，开始初凝。
2．水化加速期：水泥加速水化，生成大量C-S-H凝胶体和、Ca(OH)2晶体，覆盖了水泥颗粒；钙矾石晶体长大并初步连接成庞大的空间网架，凝胶体填入网架中孔隙，使水泥浆凝结，强度增加，达到终凝；大量放热（第二次放热）。
3．结构形成和发展期：石膏耗尽，三硫型钙矾石Aft向单硫型水化硫铝酸钙Afm转化，放热减缓、趋于稳定，生成一系列水化产物；水化产物不断増加并填入由水所占有的孔隙中，逐渐连接、相互交织、结构趋于致密，强度不断增长，发展成硬化的水泥浆体。
1.水泥凝结：标志着水泥浆体失去流动性而具有一定的塑性强度。
(1)凝结时间：初凝时间与C3A、C4AF水化及 C3S 开始迅速水化（初步形成桥架）有关；终凝则由水泥颗粒被水化硅酸钙完全覆盖决定（形成庞大网架且网架内填充增多）。凝结时间还因K2O、Na2O、加水量（水大慢凝但强度低）、温度、细度等而变化。
(2)石膏的作用及缓凝机理：
石膏的作用是：调节凝结时间，提高早期强度，还能降低水泥石干缩变形，改善耐蚀、抗冻、抗渗性等，在矿渣水泥中可作激发剂，起增强作用。
石膏的缓凝机理是：水化的C3A在石膏、饱和Ca(OH)2溶液中形成钙矾石,长在水泥颗粒表面上,成为一层薄膜，封闭了水泥颗粒，阻止水的进入，延缓了C3A的水化。当表面结晶压力达到一定值后，将薄膜局部胀裂，水又进入
薄膜，与水泥颗粒继续水化，又封闭、胀裂，反复进行。因此，缓凝是钙矾石薄膜阻水的结果。
缓凝时间与石膏掺量不成正比，当
中SO32 .5%时缓凝作用不再显著，却会因水泥石结硬后尚存有石膏继续与C3A形成钙矾石造成膨胀破坏。我国一般取1.5%~2.5% 之间。国标规定通用硅酸盐水泥的SO3不超过3.5%（矿渣硅酸盐泥的SO3不超过4.0%）。
2.石膏适宜掺量：石膏适宜掺量难以精确计算，应以24小时石膏刚好SO3耗尽为宜。通常用试验方法确定：即将同一熟料按不同石膏掺加量磨至相同细度，分别测凝结时间与强度,确定石膏适宜掺量。以初凝和终凝适宜、3d和28d强度最高为石膏最佳掺量。
石膏适宜掺量与熟料矿物组成、碱含量、混合材中Al2O3含量和细度有关。熟料中C3A高时石膏应多掺；混合材中Al2O3含量高时石膏应多掺；水泥细时石膏也应多掺；熟料中含碱高时，碱（Na2O、K2O）的水化物析出NaOH、KOH，然后再与石膏作用生成Na2SO4 、K2SO4和Ca(OH)2，要消耗一部分石膏, 石膏也应多掺，还有人认为K2SO4还会进一步与石膏生成钾石膏（K2SO4CaSO4H2O），还要消耗一部分石膏,故石膏还应再多掺；熟料中SO3高时石膏应少掺，混合材中SO3高时一般情况下石膏也应少掺。
除二水石膏外，天然硬石膏和化工副产品石膏也可作缓凝剂。尽管硬石膏溶解度比二水石膏大，不过它的溶解速度很慢，为满足缓凝要求，其加入量以SO3计，一般要比二水石膏适当增加。有些厂两种石膏混合使用效果也很好。化工副产品石膏中含有少量游离酸，会使凝结时间过长，应纯化处理（洗涤或用碱性物质中和）才能很好利用。 2100433B
