В статье показаны результаты исследования композиционных материалов, полученных модификацией минеральных ресурсов с активными минеральными компонентами, что является главным направлением производства новых высококачественных материалов. В ходе данной работы были получены вяжущие материалы на основе строительного гипса и карбонатного бурового шлама, а также замедлителя срока схватывания. Исследованы физико-химические свойства, структура системы, фазовое влияние модификатора на структуру и твердение полученных новых материалов. Анализ результатов исследований показал, что повышение степени наполнения строительного гипса приводит к уменьшению его водопоглощения, но водоудерживающая способность и влажность возрастают, что позволяет получить вяжущие с хорошей водостойкостью. Введение в состав композита бурового отхода позволяет получить гладкую поверхность образцов, структура которой является бездефектной, максимально плотной из-за полифракционного состава шлама, который способствует созданию структуры матричной фазы вяжущего. Также изучены термодинамические характеристики процесса гидратации полуводного гипса.