高硫型贝利特硫铝酸盐水泥在海洋工程快速施工具有显著的优势，但是该水泥熟料后期强度发展不足。采用硼/磷复合掺杂的方法开展了提高后期强度的研究，并采用X射线衍射结合Rietveld全谱定量分析、扫描电镜、等温量热及热重分析等测试方法，研究了硼/磷复合掺杂对高硫型贝利特硫铝酸盐水泥熟料矿物形成、微观结构及水化等的影响。研究表明：硼、磷2种元素均能固溶到硅酸二钙的晶体结构中，形成结构缺陷，提高熟料中α-C2S含量，同时提高c-C4A3$的含量，促进了熟料早期的水化和后期强度的发展。

基于生命周期评价方法研究了矿渣-硫铝酸盐水泥生产过程的环境影响, 采用敏感性分析方法探明了全球变暖潜值(global warming potential, GWP)及初级能源消耗(primary energy demand, PED)两种环境影响的主要来源, 并分析了矿渣-硫铝酸盐水泥相比硅酸盐水泥的碳减排效应。结果表明: 在矿渣-硫铝酸盐水泥的生产中, 熟料煅烧对GWP贡献最高, 原料开采对PED贡献最高; 敏感性分析显示石灰石用量与煅烧煤炭用量对GWP影响最大, 而煤炭与生产过程电力使用对PED影响最大; 与硅酸盐水泥相比, 矿渣-硫铝酸盐水泥的GWP显著降低, PED略微减少; 高矿渣掺量下矿渣-硫铝酸盐水泥力学性能的不足可能影响其应用前景。

本文研究了柠檬酸(CA)和蛋白质类(SC)两种缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能的影响, 并对其进行流动度、凝结时间、抗压强度测试, 以此来评价复合体系的工作性能和力学性能, 通过分析浆体电导率、物相组成和微观形貌的变化来阐明不同缓凝剂的影响机制。结果表明, 达到相同的凝结时间时, SC作用下复合胶凝体系的强度损失较CA更小。两种缓凝剂的引入对复合体系水化诱导期和加速期都有一定的抑制作用, 同掺量下缓凝剂CA较SC的抑制作用更大。缓凝剂CA会导致二水石膏晶体呈扁平、粗大的结构, 对复合体系的力学性能影响更大; 而SC会使二水石膏晶体的整体尺度增大, 但对晶体形貌影响不大, 对复合体系力学性能的劣化作用更小。

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要影响因素，为进一步提高高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)基混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，在HB-CSA中掺入粒化高炉矿渣(GBFS)以提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀性能。采用抗蚀系数来评价矿渣对HB-CSA砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响，并结合X射线衍射分析法、热重分析法、压汞法、扫描电子显微镜等测试方法，从微观层次对抗硫酸盐侵蚀机理进行了研究。结果表明，矿渣可以提高HB-CSA的抗硫酸盐侵蚀性能，HB-CSA的抗蚀系数可提高至1.51。GBFS-HB-CSA体系在抗硫酸盐侵蚀过程中，矿渣颗粒对HB-CSA孔结构的填充细化起主要作用，SO2-4和Ca(OH)2共同激发矿渣中Al2O3与SiO2水化生成凝胶和钙矾石(AFt)，凝胶和AFt填充在浆体孔隙中，细化了浆体孔径，使浆体结构密实，降低了离子渗透性，从而提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀的能力。

氯离子(Cl-)引起的锈蚀是影响钢筋混凝土使用寿命的主要问题。硅酸盐水泥-富铝材料(粉煤灰、矿渣等)复合体系可以有效结合Cl-, 提高钢筋混凝土抵抗Cl-侵蚀的能力, 成为当前的研究热点。然而, 现有研究对硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的横向对比较为缺乏。本文首先介绍了Cl-在水泥体系中的结合机理, 重点总结了不同硅酸盐水泥-富铝材料复合体系的Cl-结合能力, 并以Al2O3含量作为主要变量横向对比了现有研究中复合体系的Cl-结合能力。同时, 阐述并分析了影响复合体系Cl-结合能力的多方面因素。最后, 为后续研究提供了更为准确地衡量与对比多种硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的参考方案, 同时为设计新型高性能硅酸盐水泥-富铝材料复合体系提供理论基础。

研究了-10 ℃条件下氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥所获得浆体的凝结硬化及试样的强度发展、物相组成、显微结构和氯离子含量。结果表明: 分别采用16% (质量分数)、28%氯化钙冷溶液拌合的浆体存在明显而持续的水化温升过程, 证实了该条件下水泥水化的启动与持续进行; 提高溶液浓度, 浆体达到水化温升最高温度对应的时间延长, 从16%时约90 min延长至28%时约150 min。采用16%氯化钙冷溶液拌合, 浆体凝结硬化快、试样抗压强度高(初凝和终凝时间分别为15 min和24 min, 1 d和28 d抗压强度分别为41.0 MPa和85.2 MPa); 而采用28%氯化钙冷溶液拌合, 浆体凝结硬化慢、试样抗压强度低(初凝和终凝时间分别为85 min和155 min, 1 d和28 d抗压强度分别为24.3 MPa和57.7 MPa)。溶液浓度16%时, 水化产物主要为钙矾石, 以针棒状晶体存在, 试样中结合氯离子含量极低; 而溶液浓度28%时, 水化产物主要为F盐, 以花瓣形六方板状晶体存在, 试样中含有0.95%左右结合氯离子。-10 ℃条件下采用同处于负温环境的氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥可实现冷物料拌合, 防止浆体结冰, 保证水泥持续水化, 其中16%~20%氯化钙溶液拌合时可以获得较短凝结时间和较高强度。

为揭示低铝硅比(质量比)条件下硫铝酸盐水泥熟料中低水化活性钙铝黄长石相(C2AS)降低熟料质量的作用机制，固定铝硅质量比为2，通过改变煅烧温度及保温时间制备了一系列熟料。采用X射线衍射结合Rietveld方法和热重-差示扫描量热法，研究了C2AS的演变过程。结果表明：950~1 200 ℃范围内C2AS主要由CaO、SiO2以及Al2O3反应而来；当温度超过1 200 ℃时，C2AS主要由C4A3$分解出的CA及CaO与残留的SiO2反应形成。反应动力学分析表明：超过1 200 ℃时C2AS的形成主要由Ca2+的扩散过程控制，其反应活化能为(305±20) kJ/mol。本研究为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中低品位铝矾土的使用提供了理论指导。

硫铝酸盐水泥具有快硬早强、防腐抗渗和煅烧温度低等特性，目前已在一些领域中应用，但原材料成本高的缺点限制了其进一步推广。综述了利用固废煅烧硫铝酸盐水泥熟料的研究进展，讨论了煅烧工艺对熟料外观、矿物组成、水泥力学性能的影响，介绍了目前热门的固废种类选择方案及其作为生料煅烧硫铝酸盐水泥熟料的可行性，并归纳了水泥的水化性能，分析了现阶段研究的侧重点及主要研究结果，对目前存在的问题及发展方向进行了总结，以期为进一步研究和应用提供参考。

聚合物改性水泥基韧性薄喷材料是煤矿巷道表面封闭材料的发展方向, 可再分散乳胶粉具有增加水泥基材料黏结性、改善韧性的特点, 但目前关于可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料的研究较少。本文采用可再分散乳胶粉改性硅酸盐与硫铝酸盐复合水泥制备薄喷材料, 研究了可再分散乳胶粉对浆液黏度、凝结时间以及结石体抗折和抗压强度、单轴压缩应力-应变、单轴拉伸荷载-位移的影响。结果表明, 随可再分散乳胶粉掺量增加, 浆液黏度快速增加的起始时间延长, 凝结时间增加, 结石体抗折、抗压强度均先升高后降低, 在掺量为2.25%（质量分数）时达到最大值, 压缩、拉伸破坏变形率均增加, 韧性得到改善。通过微观分析阐释了可再分散乳胶粉对水泥基材料宏观性能的影响机理。

硫铝酸盐水泥具有煅烧温度低、CO2排放少、快硬早强以及抗冻抗渗等优良特性, 在建材、固废领域具有广阔的应用前景, 并衍生出贝利特-硫铝酸钙、贝利特-硫铝酸钡钙等一系列硫铝酸盐水泥。然而, 硫铝酸盐水泥主要矿物成分贝利特(β-C2S)具有水化活性低、水化速度慢的缺点, 易导致水泥后期强度增长缓慢。硫硅酸钙(C5S2)曾被认为是一种“惰性”矿物, 但在硫铝酸盐体系下可表现出比β-C2S更强的水化活性, 因此硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥(TSAC)的研究具有重要意义。本文从C5S2矿物的形成和水化、TSAC的制备和性能等方面, 综述了C5S2和TSAC的研究现状, 并提出了TSAC需进一步研究和解决的问题, 如固废原料探寻、TSAC性能调控以及TSAC熟料矿物组成优化等, 以期为新型低碳水泥的研究和应用提供积极有利的参考和支持。