为研究石灰石粉细度和掺量对水泥浆体流变性能和水化进程的影响, 采用安东帕流变仪测试了新拌浆体的流变性能, 通过计算触变环面积表征浆体的触变性, 同时利用湿堆积密度测试和水膜层厚度计算结果解释石灰石粉对水泥浆体流变行为的影响机制, 最后通过微量热测试和XRD定量分析阐明石灰石粉对水泥水化进程的影响规律。结果表明, 10%(质量分数)掺量下, 1 000目(5.25 μm)石粉的掺入使屈服应力较掺400目(17.34 μm)石粉降低了48.4%, 但较掺600目(11.23 μm)石粉提高了15.6%; 相同细度下, 掺10%和20% 600目石粉浆体屈服应力较空白组分别降低767%和818%; 石粉的掺入降低了浆体的触变性, 并改变了触变性随时间的变化规律; 增加石粉细度和掺量使浆体湿堆积密度增大, 颗粒水膜层厚度提高, 浆体屈服应力和稠度减小; 增大石粉细度能够缩短水化诱导期, 使水化第二放热峰前移, 促进早期C3S溶解和C-S-H生成, 加快水泥水化进程。

石灰石煅烧黏土水泥(LC3)是一备受关注的新型、低碳胶凝材料体系，通过将煅烧黏土、石灰石粉与石膏复合并替代部分水泥熟料有效提高了胶凝材料的经济和生态效益。本工作分别从LC3体系水化、微观结构及性能、原材料生产及替代、应用前景及碳排放几个方面总结了该领域最新研究进展，并针对制约LC3体系在中国应用及发展的关键问题，如黏土质原材料地区性差异、去杂/煅烧工艺、可替代硅铝质原材料可用性等以及该领域研究中存在的不足，如水化热动力学模型的完善、LC3基水泥混凝土材料/结构长期性能研究等进行了讨论和展望。

本文研究了不同种类的含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响, 测试了含硫酸盐固废水泥力学性能、凝结时间、线性膨胀率随SO3含量变化的规律, 采用化学结合水、XRD和SEM等测试手段揭示了不同含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响机理。结果表明, 随SO3含量增加, 含硫酸盐固废水泥胶砂抗折强度和抗压强度均先增大后减小, 初凝时间和终凝时间均呈增加趋势并在SO3含量达到一定值后增加速度放缓, 线性膨胀率均不断增大。由于不同的含硫酸盐固废的硫酸盐存在形式不同, 硫酸盐溶出的速率也有差别, 与水泥中铝酸三钙反应生成钙矾石(或单硫型水化硫铝酸钙)的速率和数量也不同, 相同龄期下的水化程度也不同, 因此不同的含硫酸盐固废对水泥力学性能、凝结时间和线性膨胀率等性能的影响存在一定差异。

本文研究了不同硼酸掺量下的硫铝酸盐基复合胶凝材料的标准稠度用水量和凝结时间及安定性, 抗压、抗折强度变化规律, 并利用 XRD和SEM测试方法对复合胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明: 硼酸的掺入不影响胶凝材料的安定性, 但使标准稠度用水量增加, 且标准稠度用水量与硼酸掺量成反比; 硼酸掺量越大, 初、终凝时间延长越明显; 当硼酸掺量为0.20%(质量分数)时, 硫铝酸盐水泥占比高的试验组早期强度提高, 且后期强度不倒缩; 硼酸可使钙矾石的形态更粗壮。掺加硼酸可使复合材料的干缩率降低, 质量变化率呈下降趋势。

本文研究了蒸汽养护条件下，甲酸钙/纳米C-S-H(NC)复合对粉煤灰-水泥体系早期抗压强度的影响，并结合XRD、DSC-TG、MIP、SEM及FTIR等手段分析了其影响机理。结果表明：蒸汽养护条件下掺入甲酸钙能显著提高粉煤灰-水泥体系的早期抗压强度，且掺量为1.5%(质量分数)时效果最佳；甲酸钙能促进水泥和粉煤灰水化，提高水化产物的生成速率，降低粉煤灰-水泥体系的孔隙率和总孔容；在掺入甲酸钙的基础上掺入NC可进一步提高体系抗压强度，且随着NC掺量的增加而提高；NC能促进水化产物生成，提升水化程度，细化孔结构，提高体系致密度。

碱-矿渣水泥是一种优良的绿色胶凝材料，由矿渣部分或全部取代水泥而制成。在碱激发剂的作用下矿渣水化产生活性，并且由于其独特的玻璃体分相结构导致碱-矿渣水泥的水化硬化产物表现出不同于普通硅酸盐水泥基材料的性能。本文介绍了矿渣的组成与结构，从理论层面解释碱-矿渣水泥具有潜在活性的原因，探讨了不同激发剂作用下碱-矿渣水泥的水化机理，并在此基础上综述其基本力学性能和干缩特性，为其在工程实践中的应用和推广提供依据。结合相关文献，总结了现有研究的不足并对今后的发展提出了建议。

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用, 以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料, 通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数, 下同), 矿渣为64%, 碱渣为8%, 脱硫石膏为12%, 胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa, 在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内, 钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响, 通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明: 钢渣和矿渣之间具有协同水化作用, 其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS), 非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起, 这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明: 为维系钢筋钝化膜稳定, 高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数, 下同), 标养时粉煤灰掺量不宜大于50%; 海水海砂高性能混凝土中游离Cl-浓度随养护时间波动, 前期先升高后骤降, 后期缓慢增加, 标养条件下Cl-浓度明显低于高温蒸养条件下; 海水海砂高性能混凝土具有早强性, 其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势, 高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度; 粉煤灰掺量越多, 残留的未水化颗粒越多, 高温蒸养可有效改善混凝土微观结构, 提高致密性; 粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩, 粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。