低pH值水泥基材料作为一种特殊水泥基材料主要应用于中低放射性废物和重金属污染物的固化以及高放废物处置库工程。本文对混合水泥、硅酸镁水泥和磷酸镁水泥3种不同类型的低pH值水泥基材料体系的孔溶液pH值的主要影响因素及变化规律进行了分析；总结了低pH值水泥基材料流动性、抗压强度、耐久性和固化性能的研究现状；并对低pH值水泥基材料在固化中低放射性废物和重金属污染物以及高放处置库工程中的应用进行了探讨。

磷酸镁水泥(MPC)可用于固化危险废物中的重金属离子，重金属离子的引入会导致固化体的长期力学性能显著降低。针对目前所存在的问题，提出了一种掺K型鸟粪石强化MPC固化Pb2+的方法，在保证毒性浸出满足要求时，解决MPC固化后期力学性能损失大的问题。结果表明：K型鸟粪石强化MPC固化Pb2+ 的28、180 d的浸出浓度为0.63、1.91 mg/L，180 d的抗压强度与未固化Pb2+的MPC (不掺K型鸟粪石)抗压强度相接近，达到了MPC满足毒性浸出要求又可以提高力学性能的强化目的；K型鸟粪石强化固化作用主要是由于提高固化体的密实度并且具有吸附性，提高了对Pb2+的长期固化效果。

以分析纯试剂为原料模拟含锌冶炼渣, 采用熔融法制备微晶玻璃, 利用X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱等表征方法, 探究不同氧化锌掺杂量对微晶玻璃形成、晶化及理化性能的影响。结果表明, 微晶玻璃的主要结晶相为堇青石相, 少量氧化锌(低于0.5%, 摩尔分数, 下同)的加入能够增强玻璃形成能力。随着氧化锌含量逐渐增加(0.5%~20.0%), 玻璃网络结构的完整性变差, 玻璃的黏度降低, 微晶玻璃的主要结晶相由堇青石转变为尖晶石, 同时结晶度和晶粒尺寸增大, 从而微晶玻璃的体积密度、硬度和耐酸碱性提高。微晶玻璃对重金属锌有较好的固化效果, 因此锌浸出浓度远低于标准值, 浸出率趋于稳定。本研究可为实现微晶玻璃固化重金属提供参考和借鉴。

由龋病、牙周炎等疾病导致的牙齿缺失在我国十分常见, 临床上主要采用口腔修复进行治疗。氧化锆凭借优异的力学性能、良好的生物相容性和好的美学表现成为齿科修复领域的理想修复材料。传统的计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造(CAM)减材制造虽然加工精度高, 边缘适合性好, 但是存在材料浪费、刀具磨损和咬合面窝沟处制作精度不足等缺点。增材制造(3D打印)作为快速成型技术的典型代表, 满足构建精准、个性化和复杂结构全瓷冠的基本要求, 有望成为全瓷冠制备的潜在候选技术。本文综述了近年来国内外各研究团队在氧化锆全瓷冠光固化3D打印及应用的进展, 对陶瓷浆料组成、打印过程支撑结构设计、打印参数优化、后处理工艺路线以及打印后产品性能的评价进行综述与分析, 并辅以大量实例进行说明; 最后指出氧化锆全瓷冠光固化3D打印领域未来将面临的挑战, 并给出一定指导意见。

以黏土为原料, 通过控制化学成分和烧结温度对Cd进行烧结固化, 测试其对Cd的固化率和浸出浓度的影响, 通过XRD、SEM、XPS、FTIR和重金属形态分析探讨黏土烧结过程中Cd的固化机理。结果表明: 提高Fe2O3含量有利于赤铁矿的生成, Cd在750 ℃时的残渣态占比高于其他样品; 提高铝硅比后, 样品中CdAl2Si2O8含量增多, 当铝硅比为0.3、温度为1 050 ℃时, Cd的固化率最高可达99.64%; CaO含量提高至3%(质量分数)后, 浸出浓度低于1 mg/L, 钙长石的形成可提高浸出液的pH值进而抑制Cd的浸出。黏土经烧结后可形成更致密的结构, 将Cd包裹在液相内, 同时Cd2+可取代Ca2+进入晶体中生成稳定的CdAl2Si2O8, 使得Cd在黏土中被固定。

为实现无标记样本的定量检测，借助NX12.0搭配相关器件自主设计了一款小型化相位显微镜。相较于市面上售价高昂的相位显微镜，所设计显微镜无需相干器件，且在满足系统分辨率的前提下，将体积缩小了约60%，大幅提高了便携性，同时成本仅需5000元左右。系统中还嵌入了自动对焦算法和基于变换域的视场校正算法，以加快检测速度和相位恢复的准确率。经测试，系统在10倍物镜下的分辨率达到了分辨率板极限2.19 μm，同时随机相位板的检测表明相位恢复的准确率也达到了基本需求。除此之外，还对活细胞结构和平面玻璃的缺陷进行了测试。结果表明，所提系统不仅能对活细胞进行较好的定量测量，还可以在透明/半透明平面缺陷的检测中发挥重要作用，更是证明了这种成本低、便携性高、可实现无标记样本定量的系统设计方案的可行性。

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%（质量分数）时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。

海洋环境下，海工混凝土大多达不到设计使用年限就遭到腐蚀破坏，造成严重的国家海洋工程安全隐患和海洋环境污染。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海工混凝土结构性能劣化的主要原因。本文基于海洋环境多氯盐的特点，从氯离子侵蚀海工混凝土的过程出发，对氯离子的腐蚀路径和腐蚀机理进行梳理和总结，着重论述了氯离子通过渗透、扩散、电化学迁移进入混凝土的路径和破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用的腐蚀机理。在此基础上，文章针对国内外海工混凝土抗氯离子腐蚀的最新研究，介绍了氯离子固化机理，重点阐述了提高海工混凝土密实度、减少海工混凝土中裂缝、增加海工混凝土厚度的根本措施，同时归纳了混凝土表面保护、钢筋防护，以及加入阻锈剂的补充措施、裂缝修复的方法，以提高海工混凝土抗氯离子腐蚀性能，文章最后指出当前研究中，实验得到的单一氯离子腐蚀过程与实际海水中混凝土的氯离子腐蚀过程存在较大差距，低碳环保的抗氯离子腐蚀混凝土材料和技术有待深入研发。

为节约水泥资源，响应“双碳”目标，本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土，对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明，改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能，坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势，赤泥掺量为10%(质量分数)时，坍落度达到最大值，为203.0 mm，凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短，初凝时间为250~285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成，赤泥掺量为20%(质量分数)时，28 d龄期的抗压强度达到最大值，为4.67 MPa，赤泥和钢渣粉存在协同作用，复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加，流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大，容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻Re和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势，当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值，电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致，电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。