研究了水泥-蔗渣灰(SCBA)-矿粉(BFS)三元胶凝材料组成对海砂砂浆中钢筋交流阻抗谱、开路电位和腐蚀电流密度的影响，同时测定了砂浆的氯离子含量、pH值和水化产物。结果表明：随着蔗渣灰掺量增加，钢筋的腐蚀速率和[Cl-]/[OH-]值增大。随着矿粉掺量的增加，钢筋的腐蚀速率明显减小，[Cl-]/[OH-]值在养护早期增大，28 d后略微减小。复掺15%蔗渣灰和15%矿粉时两者具有较好的协同作用，有效增大了保护层电阻和电荷转移电阻，提高了钝化膜的稳定性，使砂浆中的钢筋腐蚀速率相比参照组降低了31.86%，其钢筋的抗腐蚀能力最佳。

通过改变矿粉、粉煤灰、偏高岭土的配合比, 用复配后的水玻璃进行碱激发, 制备三元地聚物, 测试了三元地聚物凝结时间以及抗折、抗压强度。利用XRD、SEM、EDS及DTG研究硬化浆体中水化产物的形貌和成分, 并对水化过程进行分析。结果表明, 该三元地聚物是由原材料在碱激发水化作用下生成的以水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶为主的复合胶凝材料。矿粉掺量越高, 新拌浆体凝结时间越短, 水化产物中钙系凝胶越多, 试件强度越高。矿粉含量为10%、30%、50%、70%、90%(质量分数)的5组试件3 d抗压强度分别为2.1、14.1、24.2、29.7、37.9 MPa。养护龄期越长, 反应越完全, 水化产物越多, 试件抗压强度越高。当矿粉含量为50%时, 三元地聚物1、3、7、28 d抗压强度分别为12.3、24.2、27.3、36.8 MPa。当矿粉含量为90%、养护龄期为28 d时, 试件抗折、抗压强度最高, 分别为12.0、52.0 MPa。该体系较短的凝结时间使其在道路修补材料及3D打印等领域有着较为广阔的应用前景。

新疆大石峡水利枢纽混凝土选用的骨料存在碱活性, 可能导致工程产生碱骨料破坏问题, 本文研究了当地粉煤灰和矿粉对碱-硅酸反应(ASR)的影响, 并采用XRD和SEM-EDS测试分析了水化产物和界面过渡区的形态。结果表明: 粉煤灰掺量≥20%(质量分数)或矿粉掺量≥40%(质量分数)都能显著抑制碱-硅酸反应; 在纯水泥样品界面过渡区可以观察到无定形相, 在含有粉煤灰或矿粉的样品中未观察到无定形相, 这意味着碱-硅酸反应发生在纯水泥样品中; 添加粉煤灰或矿粉降低了界面过渡区物相的Ca/Si摩尔比, 抑制了碱-硅酸反应。

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能, 推进HFC在海洋工程中的应用, 本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段, 研究了50 ℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明, 由于SL具有较高的火山灰反应活性, 掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能, 同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能, 且后期强度增长缓慢, 但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明, SL促进了水泥对氯离子的物理吸附, 而FA促进了水泥对氯离子的化学固化, SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

基于已有的棕色瓶罐玻璃瓶生产技术和设备，根据瓶色控制和最大程度降低生产损失的要求，探索棕色转为古典绿(即料色转换)的换料过程与工艺技术。

为探究矿物掺合料对改性硫氧镁水泥的影响及作用机理，分别将不同掺量的粉煤灰、矿粉掺入改性硫氧镁水泥中，对其力学性能、耐水性和耐酸性进行测试，并结合X射线衍射和扫描电镜对其物相组成及微观形貌进行表征和分析。研究结果表明：粉煤灰的掺入会提高改性硫氧镁水泥的3 d强度，但后期强度有所下降，当粉煤灰掺量大于20%（质量分数）时，其28 d抗压强度相较于基准组损失了14.7%；掺入矿粉对改性硫氧镁水泥的前期强度影响较小，并导致后期强度下降，当矿粉掺量为30%~40%（质量分数）时，水泥的28 d强度损失率高达17.3%。适量的粉煤灰与矿粉均能够提升改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸腐蚀性，其中水泥的耐硫酸腐蚀性随着粉煤灰掺量的增加而增强，耐硫酸腐蚀效果最好时矿粉掺量为20%。

C-S-H是通用硅酸盐水泥主要的水化产物，对水泥基材料的性能起着十分重要的作用，但水泥水化产物复杂，难以从水化产物中分离出纯净的C-S-H并研究其对水泥基材料的影响。故本文通过双分解法制备了纳米C-S-H（NC）颗粒，并将其掺入矿粉-水泥体系中，通过无接触式电阻率测定仪、X射线衍射仪、差热分析仪（DSC-TG）、扫描电镜、压汞测试仪（MIP）等探究了NC对矿粉-水泥体系水化的影响。研究发现，在1%~4%(质量分数)掺量范围内，掺入NC可缩短基体的凝结时间，并为水泥早期水化提供更多的活性位点，加速水化产物的形成和沉淀，促进水化产物之间的搭接，从而降低了基体孔隙率并使基体早期强度和水化浆体电阻率均有所提升。

矿物掺合料是半柔性路面用水泥基灌浆材料的重要组成部分, 各矿物掺合料协同优化对灌浆材料流动性能和力学性能的提升发挥重要作用。本文选用矿粉、微珠和硅灰三种矿物掺合料, 通过正交试验研究了三种矿物掺合料协同优化对路面用灌浆材料流动性能和力学性能的影响规律, 并借助XRD、SEM等表征方法分析了灌浆材料硬化浆体的水化产物组成与形貌。结果表明, 三种矿物掺合料协同优化对灌浆材料流动性能和力学性能的影响顺序为微珠、硅灰和矿粉, 其中微珠对灌浆材料流动性能改善效果最为显著, 硅灰和矿粉对灌浆材料力学性能提升效果明显。以灌浆材料的流动性能和早期强度为评价指标, 微珠、硅灰和矿粉协同优化灌浆材料的最佳掺量分别为15%、1.5%和5%(均为质量分数)。此外, 三种矿物掺合料协同掺加对灌浆材料早期水化产物组成与形貌影响较小, 表明矿物掺合料协同主要是通过物理填充作用提高了硬化浆体材料的密实度, 从而改善灌浆材料早期力学性能。

本文探究了采用细铁尾矿砂(FIOTS)代替石英砂(SS)制备高强碱激发砂浆(HAAM)的可能性。以粉煤灰和矿粉作为碱激发材料的前驱物, 利用MTS万能试验机研究FIOTS/SS质量比及养护条件对粉煤灰-矿粉基HAAM基本力学性能的影响, 结合X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS), 揭示碱激发产物的微观物相组成、形貌特征及化学组成与宏观力学性能的关系。试验结果表明, 随着FIOTS/SS质量比的增加, HAAM的抗压强度与劈裂强度逐渐降低。室内养护下HAAM的力学性能最高, 其次是标准养护和水中养护, 同时水中养护试件力学性能的降低程度随FIOTS替代率增加而更加显著。HAAM力学性能的降低主要由于FIOTS中的Fe元素抑制碱激发反应过程, 并生成对力学性能无益的矿物相。

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土, 利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系, 并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明, 掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率, 促进粉煤灰和矿粉早龄期水化, 增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比, 使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明, AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明, 掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高, 物理吸附能力降低, 与三元体系相比, 氯离子化学固化量提高了94.16%, 物理吸附量降低了7.62%, TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。