为扩大磷石膏的综合利用，以原状磷石膏(RPG)和β-半水磷石膏(HPG)为主要原材料，利用偏高岭土(MK)和碱性激发剂(生石灰、水玻璃)改性制备磷石膏基复合胶凝材料。通过单因素试验探究MK掺量、水玻璃掺量及RPG和HPG的相对掺量对偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料(MKPGBM)力学性能、耐水性能和耐干湿性能的影响，并分析其作用机理。结果表明，MK、水玻璃及HPG掺量的增加均能有效提高MKPGBM的强度。MK和水玻璃掺量(以质量分数计)分别为7%~9%和21%~24%时，MKPGBM的力学性能和耐水性能最优。当RPG与HPG相对掺量(质量分数比)为5∶5时，MKPGBM的28 d抗压和抗折强度最优，分别为19.58和7.44 MPa；当RPG与HPG相对掺量为6∶4时，MKPGBM的综合性能较优，其28 d软化系数达到0.796。MK和掺合料的掺入能有效促进水化产物的生成并填充基体之间的孔隙，还能提高RPG内部颗粒的相互接触强度，进而达到改善磷石膏基复合胶凝材料力学性能、耐水性能及耐干湿性能的效果。

通过在磷石膏基复合材料(PGC)中掺入不同直径、长度和掺量的玄武岩纤维(BF)，探究BF对PGC耐久性能的影响。结果表明，BF的掺入能显著降低PGC的溶蚀率。随着BF掺量的增加，试样干湿循环和冻融循环强度整体提高，且与绝干强度变化机制类似，其中干湿循环的抗压和抗折强度较空白组分别提高了约22.3%和100.3%，冻融循环的抗压和抗折强度则分别提高了近46.5%和124.0%。同时，PGC的干湿循环与冻融循环强度系数整体随着BF掺量的增多而增大，干湿循环抗压和抗折强度系数分别上升至0.95和0.92，冻融循环抗压和抗折强度系数分别增长至0.71和0.62，这表明PGC耐久性能得到显著改善。此外，BF直径对PGC耐久性能的影响并不显著。本研究结果可以为纤维改性石膏基复合材料的耐久性能研究提供一定的参考。

通过恒温烘箱对磷石膏(PG)进行热处理，复掺灰钙粉、普通硅酸盐水泥、缓凝剂及减水剂制备磷石膏基复合胶凝材料(PGCM)，研究热处理时间对PGCM的劈裂抗拉强度、轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数、破坏形态、劈裂抗拉应力-应变曲线的影响规律。结果表明：PGCM的劈裂抗拉强度随热处理时间的延长先增加后减小，当热处理时间为90 min时，PGCM的劈裂抗拉强度最大达到1.68 MPa；轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数随热处理时间的延长几乎都减小，PGCM的劈裂抗拉强度为轴心抗压强度的4.2%~9.2%；PGCM的破坏形态主要有中心开裂破坏、局部破坏和次要裂缝破坏；PGCM的劈裂抗拉应力-应变曲线先逐渐上升后呈直线下降。结合试验数据，得到PGCM的轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的换算关系以及劈裂抗拉应力-应变上升段曲线方程，拟合结果与试验数据较吻合。

在细观层次上, 将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及骨料-水泥砂浆间界面过渡区构成的三相复合材料, 基于Python语言, 运用蒙特卡罗方法建立具有周期性的混凝土单胞模型, 结合均匀化理论和周期性边界条件, 提出了考虑界面层作用的混凝土等效弹性模量预测方法。采用已有文献结果验证了模型预测值的有效性, 在此基础上, 进一步研究单胞尺寸、界面层厚度、骨料体积率及骨料最大粒径对混凝土等效弹性模量的影响规律。结果表明, 混凝土单胞模型可有效预测混凝土复合材料的弹性性能, 与已有方法预测结果的误差范围为1.87%～4.97%, 混凝土单胞模型的尺寸建议以150 mm为宜, 20%～40%内的骨料体积率对混凝土等效弹性模量的影响最为明显, 而界面层厚度与骨料最大粒径对混凝土弹性模量的影响较小, 呈单调递减或单调递增的影响规律。