高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究課件

高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究11/16/20221高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究11/12/20221一、研究?jī)?nèi)容

1、高膠凝性水泥熟料體系

高C3S含量的熟料相體系研究：將C3S含量由50—60%提高到70%以上，以適應(yīng)制備高強(qiáng)度水泥和高的混合材料摻加量。研究重點(diǎn)在于C3S形成的動(dòng)力學(xué)，包括礦化劑作用下的成核和晶體晶格畸變及其對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響，水泥熟料礦物體系在急速升溫、降溫條件下的固相、液相化學(xué)反應(yīng)。含高膠凝性礦相的水泥熟料體系（阿利特—硫鋁酸鹽體系）研究：在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料相體系中引入等具有早強(qiáng)高強(qiáng)性能的礦相，以取代C3A，獲得一個(gè)新的具有高膠凝性的水泥熟料礦相體系。研究重點(diǎn)在于加速C3S形成的動(dòng)力學(xué)和延緩分解的動(dòng)力學(xué)、二者共存條件和機(jī)理、各熟料礦物之間的最優(yōu)匹配。阿利特和貝利特相晶體結(jié)構(gòu)調(diào)整與激活機(jī)理，化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)介穩(wěn)程度的關(guān)系。特別是在高C3S體系中摻雜和改變熱歷史促使C3S晶體由板狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向樹(shù)枝狀高活性C3S晶體的機(jī)理。11/16/20222一、研究?jī)?nèi)容

1、高膠凝性水泥熟料體系11/12/202222、復(fù)合增強(qiáng)熟料體系及其性能互補(bǔ)理論

在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料基礎(chǔ)上，復(fù)合其它相體系的水泥熟料，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高耐久的原理研究。包括(1)與—C2S—C4AF—CaSO4體系的硫鋁酸鹽熟料和鐵鋁酸鹽熟料復(fù)合的原理；(2)與L相—CA—CXP體系的磷鋁酸鹽熟料復(fù)合的原理，(3)與硅酸鹽體系的超高鐵鋁酸鹽熟料及高貝利特熟料復(fù)合的原理。重點(diǎn)研究不同熟料復(fù)合的相容性條件和原理，克服性能劣化的方法和機(jī)理，實(shí)現(xiàn)各優(yōu)勢(shì)性能疊加。11/16/202232、復(fù)合增強(qiáng)熟料體系及其性能互補(bǔ)理論在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料3、性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)與物理

高性能水泥與水泥基材料中將含有性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組份作為其重要組份，研究重點(diǎn)是：從粉煤灰、煤矸石、赤泥、鋼渣、磷渣以及礦渣等輔助性膠凝材料的本質(zhì)特性出發(fā)，研究它們與潛在膠凝性的相關(guān)性，探索具有潛在活性的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃態(tài)材料、具有火山灰活性的硅鋁酸鹽玻璃體、非熟料介穩(wěn)結(jié)晶態(tài)組分的充分激活的條件和激發(fā)機(jī)理、多種性能調(diào)節(jié)型組分在水泥中復(fù)合效應(yīng)和功能疊加理論，諸組分顆粒微細(xì)化的力化學(xué)理論，輔助性膠凝材料與硅酸鹽水泥、化學(xué)外加劑等的相互適應(yīng)性，研究主要水化產(chǎn)物的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)特征，在水泥基材料構(gòu)形成和演變中的作用，以及改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理等。11/16/202243、性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)與物理高性

4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-1高膠凝性熟料、復(fù)合熟料以及含性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組份制成的水泥水化過(guò)程和機(jī)理，體系液相組成及其對(duì)性能調(diào)節(jié)型組份的激發(fā)機(jī)理，各個(gè)組份溶解、擴(kuò)散過(guò)程動(dòng)力學(xué)及性能調(diào)節(jié)型組份的表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，特別是要對(duì)輔助性膠凝組份在水泥基材料中的作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。C-S-H凝膠的結(jié)構(gòu)隨體系原始組成的變化規(guī)律，包括C/S比例、S/H比例的變化規(guī)律及其對(duì)性能的影響;尤其是性能調(diào)節(jié)性輔助性膠凝組份對(duì)其影響。11/16/202254、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-1高膠凝性熟料、復(fù)4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-2水泥水化產(chǎn)物的類(lèi)型、分布與調(diào)整原理，特別是水化體中AFt、AFm、CH等晶體和CSH凝膠體的比例和時(shí)空分布隨原始組成的變化規(guī)律；水化物與未水化粒子的最優(yōu)匹配及界面結(jié)構(gòu)演變過(guò)程。高膠凝性熟料及復(fù)合化（包括熟料相的復(fù)合、性能調(diào)節(jié)材料的復(fù)合等）條件下產(chǎn)生的水泥石結(jié)構(gòu)形成過(guò)程，性能調(diào)節(jié)型組份對(duì)該過(guò)程的優(yōu)化機(jī)理。包括各相之間的連生、鍵合及結(jié)構(gòu)形成與密實(shí)化過(guò)程；硬化體的孔結(jié)構(gòu)演變與調(diào)整原理；水泥石多相、多孔、多尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)與宏觀行為之間的關(guān)系。11/16/202264、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-2水泥水化產(chǎn)物的類(lèi)型4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-3研究輔助性膠凝材料、水膠比等因素對(duì)水泥石體積穩(wěn)定性、尤其是早期的體積穩(wěn)定性的影響；研究重點(diǎn)是從大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系的水泥基材料的組成、結(jié)構(gòu)特征和力學(xué)性能等特性出發(fā)研究水泥基材料在不同環(huán)境條件下的收縮機(jī)理，體積穩(wěn)定性的影響，研究改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施及作用機(jī)理。

11/16/202274、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-3研究輔助性膠凝材

5、高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理主要研究高性能水泥在各個(gè)環(huán)境因素復(fù)合作用下的破壞機(jī)理。水泥基復(fù)合材料由大量不同形態(tài)、不同功能增強(qiáng)體（如砂石、鋼筋、纖維等）組成。因此要研究高性能水泥水化物與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)與界面結(jié)構(gòu)；研究高性能水泥石和水泥基材料在不同服役條件下的環(huán)境行為、結(jié)構(gòu)演變和失效機(jī)理，如CO2、SO42-、Cl-和其它侵蝕性介質(zhì)（海水或其它化學(xué)溶液）與水泥水化物的化學(xué)反應(yīng)，凍融循環(huán)作用等，提出改善水泥環(huán)境行為和提高耐久性的措施和機(jī)理。11/16/202285、高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理主要研究高性能水泥二、研究課題

第一課題：高膠凝性水泥熟料礦物體系的研究

高膠凝性水泥熟料礦物體系是制備高性能水泥的關(guān)鍵組分，起到主要的膠結(jié)作用。它除了發(fā)揮早期強(qiáng)度之外，還對(duì)性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料的活性激發(fā)起重要作用，將直接決定輔助膠凝材料的最高用量。

11/16/20229二、研究課題

第一課題：高膠凝性水泥熟料礦物體系的研究高本課題的主要研究?jī)?nèi)容：高鈣體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)研究傳統(tǒng)的CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3體系中急速升溫條件下C3S形成動(dòng)力學(xué)和加速形成機(jī)理，微量組分對(duì)動(dòng)力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。熟料礦物介穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程與形貌調(diào)整研究熟料礦物形成與晶體生長(zhǎng)控制原理，通過(guò)摻雜、優(yōu)化組成、控制熱歷史等手段提高礦物介穩(wěn)化程度，以提高熟料礦物的膠凝性。建立新的高膠凝性礦相體系研究在傳統(tǒng)相體系中引入新的高膠凝性礦相（如），研究水泥熟料各組分的相互作用與非平衡狀態(tài)的相互匹配關(guān)系。礦物在各種條件下的形成和分解動(dòng)力學(xué)。研究非傳統(tǒng)體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)和的動(dòng)力學(xué)分解，尋求加速C3S低溫形成和延緩高溫分解的原理與方法，以期獲得二者共存的最佳條件，為制備新的高膠凝性熟料體系奠定基礎(chǔ)。11/16/202210本課題的主要研究?jī)?nèi)容：高鈣體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)研究11/研究目標(biāo)：在高膠凝性水泥熟料相組成和性能上有重大突破，獲得膠凝性高于現(xiàn)有水泥熟料的相體系。在水泥熟料形成理論上取得重大進(jìn)展，可以有效指導(dǎo)高膠凝性水泥熟料的制備過(guò)程。該高膠凝性的水泥熟料適合于制備高性能水泥：在相同熟料用量的條件下水泥強(qiáng)度能夠較傳統(tǒng)熟料水泥提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；在相同水泥產(chǎn)量條件下水泥熟料用量將減少30%。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用后，水泥生產(chǎn)綜合能耗將降低20%、環(huán)境負(fù)荷降低30%。

11/16/202211研究目標(biāo)：在高膠凝性水泥熟料相組成和性能上有第二課題：高膠凝性和特性熟料復(fù)合體系的研究

不同體系的熟料分別制備，通過(guò)將其科學(xué)地復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)性能的疊加和互補(bǔ)，提高熟料膠凝性能和硬化體致密性，使性能調(diào)節(jié)更加靈活。本課題的主要研究?jī)?nèi)容：

11/16/202212第二課題：高膠凝性和特性熟料復(fù)合體系的研究本課題的主要研究?jī)?nèi)容：硅酸鹽水泥熟料與硫鋁酸鹽熟料的復(fù)合主要解決凝結(jié)時(shí)間過(guò)快和硬化體膨脹破壞問(wèn)題，選擇適宜的熟料礦物組成，研究改善二個(gè)體系主要礦物的水化速率協(xié)調(diào)性的基本原理，通過(guò)選擇性吸附的化學(xué)外加劑延緩和加速不同礦物的水化。研究含鋁礦物與硅酸鹽礦物之間構(gòu)成最優(yōu)結(jié)構(gòu)的組成匹配關(guān)系。得到明顯優(yōu)于單一熟料體系的物理力學(xué)性能，為加大性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分摻量提供基礎(chǔ)。硅酸鹽水泥熟料與磷鋁酸鹽熟料的復(fù)合。研究二種熟料之間的最佳配合比例、強(qiáng)度增加機(jī)理。確定磷鋁酸鹽熟料中L相和其它相的組成與結(jié)構(gòu)及其對(duì)復(fù)合水泥熟料性能的影響。硅酸鹽水泥熟料與超高鐵熟料、高貝利特熟料的復(fù)合。研究解決超高鐵熟料、高貝利特熟料制備中存在的基礎(chǔ)問(wèn)題，研究不同熟料復(fù)合后水泥的水化熱、強(qiáng)度、微膨脹等性能調(diào)控的機(jī)理和其它少量組分的種類(lèi)與作用。

11/16/202213本課題的主要研究?jī)?nèi)容：硅酸鹽水泥熟料與硫鋁酸鹽熟料的復(fù)合11研究目標(biāo)：解決不同熟料礦相組成設(shè)計(jì)、水泥水化進(jìn)程控制以及水化產(chǎn)物膠凝性和耐久性的優(yōu)化匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)水泥石結(jié)構(gòu)的控制與優(yōu)化以及水泥性能的互補(bǔ)與疊加。最終突破傳統(tǒng)水泥熟料在組成和性能上的局限，建立高性能水泥熟料相體系設(shè)計(jì)理論，獲得高性能水泥的高膠凝性和特性復(fù)合熟料礦物體系，從而為高性能水泥的制備及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。11/16/202214研究目標(biāo)：解決不同熟料礦相組成設(shè)計(jì)、水泥水化進(jìn)程控制以及水化第三課題性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的研究

性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料是高性能水泥的主要組分之一，它與水泥熟料組成復(fù)合膠凝體系，旨在克服傳統(tǒng)水泥高能耗、高污染以及物理力學(xué)性能方面的不足之處，賦予高性能水泥高強(qiáng)度、高流動(dòng)度和高耐久性特性。該課題主要針對(duì)鋼渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥和磷渣等工業(yè)廢棄物進(jìn)行研究。11/16/202215第三課題性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的研究主要研究?jī)?nèi)容-1性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分介穩(wěn)體系組成特性與活性研究主要包括性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的組成特性（如化學(xué)和相組成、非典型玻璃分相結(jié)構(gòu)等）、熱歷史、顆粒群特征等與其膠凝活性的相關(guān)性；研究在堿度、微細(xì)化等因素作用下，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分顆粒表面結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)變化特征與活化效果，建立其活性評(píng)價(jià)體系。性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分活化技術(shù)與理論開(kāi)展性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分活化技術(shù)與理論的研究，充分激活性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活性，研究活化涉及熱力學(xué)機(jī)制、動(dòng)力學(xué)界面物理與化學(xué)等問(wèn)題，建立具有指導(dǎo)意義的活化理論。獲得各個(gè)體系化學(xué)激活、物理激活和熱技術(shù)途徑與機(jī)理。11/16/202216主要研究?jī)?nèi)容-1性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分介穩(wěn)體系組成特性與活性主要研究?jī)?nèi)容-2性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分復(fù)合膠凝效應(yīng)及其優(yōu)化配伍理論研究主要包括性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活性在水化過(guò)程中的誘導(dǎo)激活效果、硬化水泥石微結(jié)構(gòu)特征以及復(fù)合增強(qiáng)效果、機(jī)理與規(guī)律研究。建立特定使用環(huán)境下，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料優(yōu)化配伍理論。性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系多元復(fù)合膠凝效應(yīng)及其性能設(shè)計(jì)主要從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、力學(xué)性能與耐久性等角度，綜合研究不同性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分與熟料的多元復(fù)合膠凝效應(yīng)、復(fù)合體系的適宜配比，建立體系達(dá)到高的強(qiáng)度、良好的工作性與優(yōu)異耐久性的理論。11/16/202217主要研究?jī)?nèi)容-2性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分復(fù)合膠凝效應(yīng)及其優(yōu)化配主要研究?jī)?nèi)容-3性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料體系顆粒群特征參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論研究主要研究不同應(yīng)力場(chǎng)和物理場(chǎng)作用下，顆粒微細(xì)化機(jī)理、機(jī)械能和化學(xué)能轉(zhuǎn)化機(jī)制、表面活化機(jī)理、對(duì)活性的影響；研究復(fù)合體系的粒度分布、形狀因子、形狀指數(shù)、比表面積等顆粒群特征參數(shù)與流變學(xué)、水化動(dòng)力學(xué)、顯微結(jié)構(gòu)特征、強(qiáng)度等性能的相關(guān)性，揭示體系顆粒群特征參數(shù)的性能優(yōu)化控制范圍，獲得不同介穩(wěn)體系顆粒微細(xì)化過(guò)程顆粒表面物理化學(xué)變化特征以及力-化學(xué)方法的激活效果。建立體系顆粒群特征參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。11/16/202218主要研究?jī)?nèi)容-3性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料體系顆粒群特征參研究目標(biāo)-1闡明低鈣性能調(diào)節(jié)型材料的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)與潛在活性的關(guān)系及其激發(fā)機(jī)理；指導(dǎo)利用或合成低成本、低能耗的低鈣性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料，使原有已經(jīng)應(yīng)用的工業(yè)廢棄物提高利用效率，未被利用的能夠有效利用。確定煤矸石、粉煤灰、鋼渣、赤泥和磷渣等幾種具有廣泛代表性的工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活化方法與理論。找出有針對(duì)性的、大規(guī)模生產(chǎn)可行的活化方法，為高性能水泥用性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。11/16/202219研究目標(biāo)-1闡明低鈣性能調(diào)節(jié)型材料的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)與潛在活性的關(guān)系從復(fù)合體系的熱力學(xué)狀態(tài)改變、過(guò)程理論、界面化學(xué)與物理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、顆粒群特征參數(shù)等角度，提出適合于高性能水泥體系復(fù)合膠凝效應(yīng)與性能優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，取得具有原創(chuàng)性的研究成果和基礎(chǔ)理論。

研究目標(biāo)-211/16/202220從復(fù)合體系的熱力學(xué)狀態(tài)改變、過(guò)程理論、界面化學(xué)與物理、結(jié)構(gòu)研究目標(biāo)-3通過(guò)本課題的研究，把上述幾種工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分。在這幾種工業(yè)廢棄物原有利用水平上，將達(dá)到：(1)摻量30%時(shí)，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—硅酸鹽熟料的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到52.5強(qiáng)度等級(jí)要求；(2)摻量40～50%時(shí)，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到42.5強(qiáng)度等級(jí)要求。同時(shí)保證水泥的其它性能與參數(shù)，符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。11/16/202221研究目標(biāo)-3通過(guò)本課題的研究，把上述幾種第四課題：水泥水化機(jī)理及過(guò)程控制

高性能水泥各組分之間及其水化產(chǎn)物的合理匹配、有效調(diào)控水泥的水化過(guò)程是獲得優(yōu)良性能的水泥石結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

11/16/202222第四課題：水泥水化機(jī)理及過(guò)程控制高性能研究?jī)?nèi)容-1水泥各組分的水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究水泥各礦物的水化過(guò)程，不同相體系礦物共存時(shí)的水化過(guò)程，及各個(gè)礦物的相互作用，特別是性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料與水泥的相互作用。水化反應(yīng)產(chǎn)物形成及演變過(guò)程研究水化產(chǎn)物的形成機(jī)制，不同水化齡期下水化產(chǎn)物的類(lèi)型及其演變，研究水化產(chǎn)物與潛在活性組分之間的相互作用，研究溫度、水/膠比、顆粒細(xì)度對(duì)此的影響。11/16/202223研究?jī)?nèi)容-1水泥各組分的水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)11/12/20222研究?jī)?nèi)容-2化學(xué)外加劑的作用機(jī)理研究調(diào)凝劑、早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑和增粘劑等各種化學(xué)外加劑在水化過(guò)程中的作用機(jī)理及相互影響，及對(duì)水泥水化時(shí)溶液離子濃度及水化產(chǎn)物形態(tài)的影響；水泥水化過(guò)程的控制與優(yōu)化研究水泥水化過(guò)程的調(diào)控手段，以及利用這些手段達(dá)到的能夠調(diào)節(jié)水化產(chǎn)物的種類(lèi)、數(shù)量和分布及調(diào)節(jié)水化放熱率的效果。11/16/202224研究?jī)?nèi)容-2化學(xué)外加劑的作用機(jī)理11/12/202224研究目標(biāo)：闡明不同養(yǎng)護(hù)條件（高溫、室溫、低溫和負(fù)溫）下高性能水泥體系的水化過(guò)程、相互作用規(guī)律及及控制機(jī)理，建立不同溫度環(huán)境下水泥水化的熱力學(xué)模型。闡明化學(xué)成分、溫度、水/膠比、顆粒細(xì)度、化學(xué)外加劑的作用機(jī)理，找出調(diào)節(jié)水化產(chǎn)物種類(lèi)、數(shù)量和分布，調(diào)節(jié)水化放熱率的規(guī)律，為水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化和水化控制提供理論基礎(chǔ)，指導(dǎo)高強(qiáng)度、優(yōu)異耐久性和低環(huán)境負(fù)荷的高性能水泥的制備和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。11/16/202225研究目標(biāo)：闡明不同養(yǎng)護(hù)條件（高溫、室溫、低溫和負(fù)溫）下高性第五課題：高性能水泥漿體的結(jié)構(gòu)形成與優(yōu)化

水泥的力學(xué)性能和耐久性能均由其硬化漿體來(lái)體現(xiàn)，水泥漿體的結(jié)構(gòu)取決于各組分的特性及各組分間的相互作用。水泥硬化漿體結(jié)構(gòu)隨時(shí)間和環(huán)境條件變化而演變，大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系的水泥基材料的水化硬化機(jī)理及結(jié)構(gòu)形成和演變規(guī)律有其自身的特點(diǎn)。

11/16/202226第五課題：高性能水泥漿體的結(jié)構(gòu)形成與優(yōu)化水泥的力學(xué)性能和耐研究?jī)?nèi)容-1水泥漿體形成過(guò)程新拌水泥漿體的流變學(xué)，水化產(chǎn)物之間的連生、鍵合、界面結(jié)構(gòu)及演變過(guò)程，各水化產(chǎn)物和未水化組分在水泥漿體演變過(guò)程中的作用；水泥漿體結(jié)構(gòu)的表征研究水泥漿體多相、多孔和多尺度結(jié)構(gòu)特征的測(cè)試方法和表征方法，建立水泥漿體特征模型；水泥漿體結(jié)構(gòu)形成的影響因素研究在不同養(yǎng)護(hù)條件下的水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程，不同環(huán)境條件下隨時(shí)間的演變規(guī)律；研究?jī)?nèi)部條件（礦物組成、顆粒細(xì)度、分布和化學(xué)外加劑）和外部條件（溫度、壓力、水/膠比）和化學(xué)外加劑對(duì)水泥漿體結(jié)構(gòu)形成的影響規(guī)律，早期結(jié)構(gòu)對(duì)后期結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；11/16/202227研究?jī)?nèi)容-1水泥漿體形成過(guò)程11/12/202227研究?jī)?nèi)容-2水泥漿體顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響研究水泥漿體的不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀性能的影響，建立相應(yīng)的模型。水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展及其它宏觀性能優(yōu)化之間的關(guān)系，尋找水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化途徑；提出大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系水泥基材料的自收縮、溫度收縮和干燥收縮機(jī)理和測(cè)定方法；建立大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系水泥基材料的體積穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系，并提出改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施及其作用機(jī)理。確定研究早、中、后期性能協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制及規(guī)律。11/16/202228研究?jī)?nèi)容-2水泥漿體顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響11/12/20研究目標(biāo)-1明確高性能水泥基材料的流變學(xué)特征，確定高性能水泥基材料在不同養(yǎng)護(hù)條件下和不同環(huán)境條件下的水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程以及隨時(shí)間的演變規(guī)律；找出水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其宏觀性能之間的關(guān)系，不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響；建立高性能水泥體系的水泥漿體結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)控制理論；明確不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響，建立水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其宏觀性能之間的關(guān)系；11/16/202229研究目標(biāo)-1明確高性能水泥基材料的流變學(xué)特征，確定高性能水泥研究目標(biāo)-2提出高性能水泥體積收縮特性及機(jī)理，組建水泥基材料的收縮-膨脹結(jié)構(gòu)模型，開(kāi)發(fā)改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的材料并闡明其作用機(jī)理；闡明高性能水泥早、中、后期性能協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制及基本規(guī)律，提出改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施，提出水泥漿體結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制途徑，為水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和高性能水泥基材料的設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

11/16/202230研究目標(biāo)-2提出高性能水泥體積收縮特性及機(jī)理，組建水泥基材料第六課題：高性能水泥和水泥基材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理

環(huán)境行為是水泥基材料性能的綜合體現(xiàn)，是高性能水泥應(yīng)用中的主要問(wèn)題，尤其是多因素協(xié)同作用下的水泥基材料的失效行為研究缺乏。11/16/202231第六課題：高性能水泥和水泥基材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理研究?jī)?nèi)容-1高性能水泥基材料的抗鋼筋銹蝕機(jī)理研究H2O和O2，當(dāng)CO2和Cl-離子存在時(shí)高性能水泥基材料的鋼筋失效規(guī)律與銹蝕機(jī)理，高性能水泥的礦相組成和化學(xué)組成與Cl-離子物理吸附和化學(xué)結(jié)合的關(guān)系。建立材料孔結(jié)構(gòu)與抗碳化性和抗氯離子滲透性的量化關(guān)系及高抗鋼筋銹蝕的途徑和設(shè)計(jì)方法。水泥基材料在不同介質(zhì)中滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定方法，滲水系數(shù)、滲氣系數(shù)和Cl-擴(kuò)散系數(shù)與鋼筋銹蝕的關(guān)系，滲水系數(shù)和滲氣系數(shù)與抗碳化性的關(guān)系。11/16/202232研究?jī)?nèi)容-1高性能水泥基材料的抗鋼筋銹蝕機(jī)理11/12/20研究?jī)?nèi)容-2高性能水泥基材料抗硫酸鹽、抗凍融和抗鹽腐蝕機(jī)理研究高性能水泥基材料在凍融循環(huán)作用下的破壞行為與機(jī)理，硫酸鹽、氯鹽、碳酸鹽等典型鹽類(lèi)對(duì)高性能水泥基材料的化學(xué)侵蝕機(jī)理和鹽結(jié)晶壓破壞機(jī)理，水泥礦相組成和化學(xué)組成與鹽腐蝕破壞的關(guān)系。建立水泥基材料孔結(jié)構(gòu)與抗凍性和抗鹽凍性的關(guān)系，探索高抗凍和抗鹽腐蝕的途徑和設(shè)計(jì)方法。滲水系數(shù)與抗凍性、抗鹽凍性和抗鹽腐蝕性的關(guān)系。11/16/202233研究?jī)?nèi)容-2高性能水泥基材料抗硫酸鹽、抗凍融和抗鹽腐蝕機(jī)理1研究?jī)?nèi)容-3高性能水泥基材料在多因素協(xié)同作用下的失效機(jī)理研究多因素協(xié)同作用下材料失效的模擬試驗(yàn)方法，在應(yīng)力作用下水泥基材料的鋼筋銹蝕和凍融破壞機(jī)理，在凍融循環(huán)和鹽共同作用下水泥基材料的鹽凍剝蝕破壞和鋼筋銹蝕機(jī)理，在壓力作用下高性能水泥基材料在化學(xué)介質(zhì)中的溶蝕機(jī)理。水泥礦相組成和化學(xué)組成與水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)如孔結(jié)構(gòu)及界面區(qū)水化產(chǎn)物的分布與取向等的關(guān)系，高性能水泥基材料孔結(jié)構(gòu)與滲水、滲氣機(jī)理的關(guān)系。11/16/202234研究?jī)?nèi)容-3高性能水泥基材料在多因素協(xié)同作用下的失效機(jī)理11研究目標(biāo)-1闡明高性能水泥基材料在典型環(huán)境條件下的破壞規(guī)律與失效機(jī)理，水泥石耐久性與水泥基材料耐久性的關(guān)系，以及高性能水泥礦相組成和化學(xué)組成與失效行為的關(guān)系，為高性能水泥的制備和高耐久性水泥基材料的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，也為水泥基材料的耐久性評(píng)估和使用壽命預(yù)測(cè)提供必要的理論基礎(chǔ)。11/16/202235研究目標(biāo)-1闡明高性能水泥基材料在典型環(huán)境條件下的破壞規(guī)律與研究目標(biāo)-2闡明Ca(OH)2礦相作用與水泥石、水泥基材料耐久性失效的關(guān)系，明確高性能水泥基材料中Ca(OH)2礦相的最低臨界數(shù)量。11/16/202236研究目標(biāo)-2闡明Ca(OH)2礦相作用與水泥石、水泥基材料研究目標(biāo)-3通過(guò)系統(tǒng)研究高性能水泥基材料中鋼筋銹蝕行為與機(jī)理、高性能水泥基材料耐物理侵蝕和化學(xué)侵蝕行為與機(jī)理、高性能水泥基材料中堿集料反應(yīng)行為與機(jī)理、多因素協(xié)同作用下高性能水泥基材料的失效機(jī)理，闡明：高性能水泥基材料在典型環(huán)境條件下的破壞規(guī)律與失效機(jī)理;水泥石耐久性與水泥基材料耐久性的關(guān)系，以及高性能水泥礦相組成和化學(xué)組成與高性能水泥基材料失效行為的關(guān)系;為高性能水泥的制備和高耐久性水泥基材料的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，也為水泥基材料的耐久性評(píng)估和使用壽命預(yù)測(cè)提供必要的理論基礎(chǔ)。11/16/202237研究目標(biāo)-3通過(guò)系統(tǒng)研究高性能水泥基材料中鋼筋銹蝕行為與機(jī)理后期調(diào)整研究方案11/16/202238后期調(diào)整研究方案11/12/2022381．研究?jī)?nèi)容由于前兩年的研究顯示出良好的前景，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)研究和應(yīng)用高性能水泥還有更多的基礎(chǔ)問(wèn)題需要深入研究和證實(shí)，即使是原定計(jì)劃在前兩年的內(nèi)容在后一階段也仍然需要進(jìn)一步根深入地研究，因此下一階段在原定的計(jì)劃上作少量調(diào)整，以高膠凝性水泥熟料體系、輔助膠凝組分的活化和高穩(wěn)定高耐久性的低鈣水泥石結(jié)構(gòu)及其耐久性為重點(diǎn)。11/16/2022391．研究?jī)?nèi)容11/12/202239

該熟料體系以高硅酸三鈣的熟料體系為主，以含有無(wú)水硫鋁酸鹽的硅酸鹽熟料體系和復(fù)合的熟料體系為輔。更深入開(kāi)展阿利特晶體結(jié)構(gòu)的研究，研究的層次比原定計(jì)劃更深入。利用精細(xì)的常溫和高溫X射線衍射、高分辨電鏡及其它微觀測(cè)試方法研究C3S和阿利特晶體的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其在摻雜和熱歷史的影響規(guī)律。

高膠凝性水泥熟料體系：11/16/202240高膠凝性水泥熟料體系：11/12/202

為了使高膠凝性熟料研究成果有廣闊的推廣應(yīng)用范圍，將擴(kuò)大研究面，開(kāi)展更廣泛的多元摻雜效應(yīng)研究，確定陰離子和陽(yáng)離子摻雜作用下晶體結(jié)構(gòu)變化（如晶格畸變）及其對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響，為擴(kuò)大有效摻雜工業(yè)廢棄物的來(lái)源提供理論依據(jù)，使多元摻雜作用有效性的研究和作用機(jī)理研究更有針對(duì)性。由此解釋和證實(shí)熱歷史和摻雜等因素對(duì)阿利特晶體結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，解釋阿利特晶體結(jié)構(gòu)和晶格畸變化規(guī)律及其對(duì)熟料膠凝性的影響規(guī)律。

11/16/202241為了使高膠凝性熟料研究成果有廣闊的推廣應(yīng)熱歷史對(duì)C3S和阿利特晶格畸變和高度介穩(wěn)化程度的影響規(guī)律，對(duì)熱歷史條件進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最大限度的介穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)和畸變化晶格，為熱工制度的完善提供理論依據(jù)，為高膠凝性水泥熟料制備的生產(chǎn)裝備提出發(fā)展和改進(jìn)的目標(biāo)。

11/16/202242熱歷史對(duì)C3S和阿利特晶格畸變和高度介穩(wěn)

研究、驗(yàn)證和確定C3S含量由50～60%提高到70%以上的水泥熟料體系形成動(dòng)力學(xué)過(guò)程，在高C3S含量熟料加速形成動(dòng)力學(xué)過(guò)程的原理方面取得重大進(jìn)展。在解決科學(xué)問(wèn)題基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3體系高膠凝性水泥熟料礦相匹配和工藝條件的優(yōu)化，在建立的科學(xué)理論指導(dǎo)下研究高C3S含量高膠凝性水泥材料的制備技術(shù)，最大限度地提高熟料的膠凝性能，以適應(yīng)制備高強(qiáng)度水泥和高的混合材料摻加量。11/16/202243研究、驗(yàn)證和確定C3S含量由50～60%高膠凝性水泥熟料制備條件與工藝適應(yīng)性的研究。一方面是研究能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化規(guī)模的工藝參數(shù)；根據(jù)全國(guó)不同地區(qū)資源不同、原料品位有較大差別的實(shí)際情況，研究所提出的科學(xué)理論應(yīng)用于不同阿利特含量的熟料的可行性。在確定高C3S系熟料的摻雜類(lèi)型和相關(guān)工藝條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行半工業(yè)化試驗(yàn)、并確定工業(yè)化制備工藝條件。同時(shí)增加工業(yè)化試驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容。

11/16/202244高膠凝性水泥熟料制備條件與工藝適應(yīng)性的研究。研究并完成不同條件下C3S與非硅酸鹽類(lèi)高膠凝性礦物的形成及分解動(dòng)力學(xué)過(guò)程及機(jī)理研究，確定加速C3S形成、減低或避免等高活性礦物分解的可靠方法，比如借鑒高阿利特熟料體系的研究成果，采用摻加CuO、P2O5等多元雜質(zhì)加速阿利特在低溫的形成速度，獲得C3S與等礦物形成與分解動(dòng)力學(xué)協(xié)調(diào)性的條件，確立含非硅酸鹽高膠凝性礦物相高膠凝性熟料體系的亞平衡相匹配關(guān)系。在提高C3S含量條件下研究C3S與介穩(wěn)共存關(guān)系和協(xié)調(diào)技術(shù)，優(yōu)化適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)的介穩(wěn)態(tài)共存條件，并確定含等高膠凝性礦相的高膠凝性熟料制備工藝條件，開(kāi)展含非硅酸鹽高活性礦相高膠凝性熟料的半工業(yè)化試驗(yàn)。

11/16/202245研究并完成不同條件下C3S與非硅酸鹽類(lèi)高膠凝性礦物的形成及復(fù)合熟料方面，研究在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料基礎(chǔ)上復(fù)合其它相體系的水泥熟料實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高耐久的原理。包括硅酸鹽水泥熟料與—C2S—C4AF—CaSO4體系的硫鋁酸鹽熟料和鐵鋁酸鹽熟料復(fù)合，硅酸鹽水泥熟料與硅酸鹽體系的超高鐵鋁酸鹽熟料及高貝利特熟料復(fù)合。重點(diǎn)研究不同熟料復(fù)合的相容性條件和原理，克服性能劣化的方法和機(jī)理，實(shí)現(xiàn)各優(yōu)勢(shì)性能疊加。

11/16/202246復(fù)合熟料方面，研究在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料基

對(duì)煤矸石、粉煤灰做詳細(xì)的調(diào)研分析工作，掌握煤矸石和粉煤灰的資源分布情況，掌握煤矸石的組成、礦物種類(lèi)變化特點(diǎn)，掌握粉煤灰的成分、礦物組成、粒度分布特征等。

性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)、物理與方法：

11/16/202247性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)、物理與方法：從粉煤灰、煤矸石以及礦渣等輔助性膠凝材料的本質(zhì)特性出發(fā)：研究和確立活化工業(yè)廢渣制備輔助性膠凝組分的激活方法和理論；確定具有潛在活性的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃態(tài)材料、具有火山灰活性的硅鋁酸鹽玻璃體、非熟料介穩(wěn)結(jié)晶態(tài)組分的充分激活的方式、條件和激發(fā)機(jī)理；研究和證實(shí)它們的激發(fā)方式和介穩(wěn)化狀態(tài)與潛在膠凝性的相關(guān)性，多種性能調(diào)節(jié)型組分在水泥中復(fù)合效應(yīng)和功能疊加理論，諸組分顆粒微細(xì)化的力化學(xué)理論，在水泥基材料構(gòu)形成和演變中的作用，以及改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理。11/16/202248從粉煤灰、煤矸石以及礦渣等輔助性膠凝材料的本質(zhì)特性出發(fā)：11研究分析驗(yàn)證前兩年初步提出的理論框架的適用性問(wèn)題：煤矸石的化學(xué)與熱復(fù)合激發(fā)使其內(nèi)部原子團(tuán)或離子周邊的化學(xué)環(huán)境發(fā)生改變，粉煤灰顆粒微細(xì)化過(guò)程中的力化學(xué)效應(yīng)，致使煤矸石和粉煤灰的活性提高。并對(duì)這些理論框架進(jìn)一步修正完善。更重要的是，要在目前形成理論框架的依據(jù)等方面進(jìn)行深入研究，最終提出有共性的活化理論和活化方法，同時(shí)有充分的科學(xué)理論依據(jù)和試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)來(lái)支持活化理論和方法。11/16/202249研究分析驗(yàn)證前兩年初步提出的理論框架的適用性問(wèn)題：11/12在煤矸石與粉煤灰的活性大小及其發(fā)揮速率、顆粒分布與顆粒級(jí)配等方面，研究這些因素對(duì)煤矸石、粉煤灰或者它們和礦渣等組分復(fù)合制成的輔助膠凝組分與硅酸鹽水泥復(fù)合樣品強(qiáng)度和耐久性的影響，從中獲得煤矸石、粉煤灰、礦渣與硅酸鹽水泥復(fù)合的最佳參數(shù)，達(dá)到復(fù)合高性能水泥的工作性、強(qiáng)度和耐久性協(xié)調(diào)發(fā)展。11/16/202250在煤矸石與粉煤灰的活性大小及其發(fā)揮速率、顆粒分布與顆粒級(jí)配等從性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料對(duì)復(fù)合體系的水化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理出發(fā)，闡明適合于性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系多元復(fù)合膠凝效應(yīng)及其性能設(shè)計(jì)理論。確定性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系的顆粒群特性（包括粒度及其分布、形狀因子、形狀指數(shù)、比表面積和表面分維特征）與體系物理性能、微結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)、流變特性等的相關(guān)性，確定復(fù)合介穩(wěn)體系顆粒群特征參數(shù)的優(yōu)化控制范圍和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。11/16/202251從性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料對(duì)復(fù)合體系的水化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能

在輔助性膠凝組分的潛在膠凝性激發(fā)機(jī)理研究的基礎(chǔ)上研究適合于工業(yè)化生產(chǎn)的煤矸石和粉煤灰的活性激發(fā)條件，找出有針對(duì)性的大規(guī)模生產(chǎn)可行的物理-化學(xué)方法，為輔助性膠凝材料的資源化和工業(yè)化提供理論依據(jù)。開(kāi)展性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活化方法的工業(yè)性試驗(yàn)，為確定工業(yè)條件提供指導(dǎo)性依據(jù)。

11/16/202252在輔助性膠凝組分的潛在膠凝性激發(fā)機(jī)理研究的基礎(chǔ)上研究適合于結(jié)合高膠凝性水泥熟料的研究成果，從輔助膠凝組分對(duì)水泥基材料的水化機(jī)理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理出發(fā)，建立性能但組分或多度份復(fù)合的調(diào)節(jié)型膠凝組份—熟料多元復(fù)合體系性能設(shè)計(jì)模型。將高膠凝性水泥熟料和活化的高活性性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分相配合，通過(guò)調(diào)整水泥諸組分的比例、微細(xì)化程度和級(jí)配，獲得密實(shí)的水泥漿體初始結(jié)構(gòu)，并使其早、中、后期強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)在相同熟料用量下制備高性能水泥時(shí)，性能較傳統(tǒng)熟料水泥能夠提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；在相同水泥產(chǎn)量條件下熟料用量將減少30%。11/16/202253結(jié)合高膠凝性水泥熟料的研究成果，從輔助膠凝組分對(duì)水泥基材料的

高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化：

對(duì)煤矸石、粉煤灰做詳細(xì)的調(diào)研分析工作，掌握煤矸石和粉煤灰的資源分布情況，掌握煤矸石的組成、礦物種類(lèi)變化特點(diǎn)，掌握粉煤灰的成分、礦物組成、粒度分布特征等。從粉煤灰、煤矸石以及礦渣等輔助性膠凝材料的本質(zhì)特性出發(fā)，研究和確立活化工業(yè)廢渣制備輔助性膠凝組分的激活方法和理論，確定具有潛在活性的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃態(tài)材料、具有火山灰活性的硅鋁酸鹽玻璃體、非熟料介穩(wěn)結(jié)晶態(tài)組分的充分激活的方式、條件和激發(fā)機(jī)理，研究和證實(shí)它們的激發(fā)方式和介穩(wěn)化狀態(tài)與潛在膠凝性的相關(guān)性，多種性能調(diào)節(jié)型組分在水泥中復(fù)合效應(yīng)和功能疊加理論，諸組分顆粒微細(xì)化的力化學(xué)理論，在水泥基材料構(gòu)形成和演變中的作用，以及改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理。11/16/202254高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化：對(duì)煤矸石、粉煤灰做詳研究分析驗(yàn)證前兩年初步提出的理論框架的適用性問(wèn)題：煤矸石的化學(xué)與熱復(fù)合激發(fā)使其內(nèi)部原子團(tuán)或離子周邊的化學(xué)環(huán)境發(fā)生改變，粉煤灰顆粒微細(xì)化過(guò)程中的力化學(xué)效應(yīng)，致使煤矸石和粉煤灰的活性提高。并對(duì)這些理論框架進(jìn)一步修正完善。更重要的是，要在目前形成理論框架的依據(jù)等方面進(jìn)行深入研究，最終提出有共性的活化理論和活化方法，同時(shí)有充分的科學(xué)理論依據(jù)和試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)來(lái)支持活化理論和方法。11/16/202255研究分析驗(yàn)證前兩年初步提出的理論框架的適用性問(wèn)題：煤矸石的化在煤矸石與粉煤灰的活性大小及其發(fā)揮速率、顆粒分布與顆粒級(jí)配等方面，研究這些因素對(duì)煤矸石、粉煤灰或者它們和礦渣等組分復(fù)合制成的輔助膠凝組分與硅酸鹽水泥復(fù)合樣品強(qiáng)度和耐久性的影響，從中獲得煤矸石、粉煤灰、礦渣與硅酸鹽水泥復(fù)合的最佳參數(shù)，達(dá)到復(fù)合高性能水泥的工作性、強(qiáng)度和耐久性協(xié)調(diào)發(fā)展。11/16/202256在煤矸石與粉煤灰的活性大小及其發(fā)揮速率、顆粒分布與顆粒級(jí)配等從性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料對(duì)復(fù)合體系的水化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理出發(fā)，闡明適合于性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系多元復(fù)合膠凝效應(yīng)及其性能設(shè)計(jì)理論。確定性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系的顆粒群特性（包括粒度及其分布、形狀因子、形狀指數(shù)、比表面積和表面分維特征）與體系物理性能、微結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)、流變特性等的相關(guān)性，確定復(fù)合介穩(wěn)體系顆粒群特征參數(shù)的優(yōu)化控制范圍和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。

11/16/202257從性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料對(duì)復(fù)合體系的水化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能在輔助性膠凝組分的潛在膠凝性激發(fā)機(jī)理研究的基礎(chǔ)上研究適合于工業(yè)化生產(chǎn)的煤矸石和粉煤灰的活性激發(fā)條件，找出有針對(duì)性的大規(guī)模生產(chǎn)可行的物理-化學(xué)方法，為輔助性膠凝材料的資源化和工業(yè)化提供理論依據(jù)。性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活化方法的工業(yè)性試驗(yàn)，為確定工業(yè)條件提供指導(dǎo)性依據(jù)。11/16/202258在輔助性膠凝組分的潛在膠凝性激發(fā)機(jī)理研究的基礎(chǔ)上研究適合于結(jié)合高膠凝性水泥熟料的研究成果，從輔助膠凝組分對(duì)水泥基材料的水化機(jī)理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理出發(fā)，建立性能但組分或多度份復(fù)合的調(diào)節(jié)型膠凝組份—熟料多元復(fù)合體系性能設(shè)計(jì)模型。將高膠凝性水泥熟料和活化的高活性性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分相配合，通過(guò)調(diào)整水泥諸組分的比例、微細(xì)化程度和級(jí)配，獲得密實(shí)的水泥漿體初始結(jié)構(gòu)，并使其早、中、后期強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)在相同熟料用量下制備高性能水泥時(shí)，性能較傳統(tǒng)熟料水泥能夠提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；在相同水泥產(chǎn)量條件下熟料用量將減少30%。11/16/202259結(jié)合高膠凝性水泥熟料的研究成果，從輔助膠凝組分對(duì)水泥基材料的

高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化：

采用先進(jìn)的研究測(cè)試手段，定量分析水泥熟料與活化煤矸石、粉煤灰等混合物水化產(chǎn)物及未水化產(chǎn)物，建立水化過(guò)程模型。研究高膠凝性水泥熟料和活化的輔助性膠凝組分（煤矸石、粉煤灰或者他們與礦渣等其他組分復(fù)合）構(gòu)成的高性能水泥體系的水化過(guò)程和水化機(jī)理，水泥放熱規(guī)律，水化產(chǎn)物與未水化相的類(lèi)別和數(shù)量及其隨時(shí)間的演變過(guò)程，主要水化產(chǎn)物的形態(tài)及聚合度，各水化產(chǎn)物和未水化組分在水泥漿體演變過(guò)程中的作用。

11/16/202260高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化：采用先進(jìn)的研究測(cè)試手研究水膠比和顆粒細(xì)度的作用，研究高性能水泥中熟料和活化煤矸石、粉煤灰等顆粒反應(yīng)程度及顆粒表面反應(yīng)深度隨時(shí)間的變化，初步建立顆粒反應(yīng)模型。通過(guò)研究孔溶液濃度變化和水化產(chǎn)物形態(tài)探討高C3S水泥熟料和輔助膠凝組分（活化煤矸石和粉煤灰等）相互促進(jìn)機(jī)理，研究生成高穩(wěn)定性的低鈣硅比或高聚合度的水化硅酸鈣的可能性。研究化學(xué)外加劑對(duì)水泥水化過(guò)程的影響、與高性能水泥的適應(yīng)范圍、對(duì)高C3S熟料水泥和活化煤矸石、粉煤灰等輔助膠凝組分復(fù)合體系的作用機(jī)理。11/16/202261研究水膠比和顆粒細(xì)度的作用，研究高性能水泥中熟料和活化煤矸石研究高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料體系的高性能水泥水化硬化漿體結(jié)構(gòu)形成與表征，特別是在低水膠比條件下的水化硬化過(guò)程、結(jié)構(gòu)形成和演變規(guī)律，以及結(jié)構(gòu)的表征方法。

11/16/202262研究高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料體系的高性能水泥水研究水化產(chǎn)物的形成、產(chǎn)物間的連生、鍵合過(guò)程及其隨時(shí)間的演變規(guī)律，從微觀、細(xì)觀等不同結(jié)構(gòu)層次上研究不同齡期各種水化產(chǎn)物之間和各水化產(chǎn)物和未水化組分之間的界面結(jié)構(gòu)特征，水泥礦物組成、細(xì)度和顆粒分布、化學(xué)外加劑、水膠比、養(yǎng)護(hù)溫度、環(huán)境條件等對(duì)水泥硬化漿體結(jié)構(gòu)形成和其早期結(jié)構(gòu)對(duì)后期結(jié)構(gòu)形成的影響規(guī)律，硬化水泥漿體多相、多孔和多尺度結(jié)構(gòu)特征的測(cè)試方法和表征方法，

11/16/202263研究水化產(chǎn)物的形成、產(chǎn)物間的連生、鍵合過(guò)程及其隨時(shí)間的演變規(guī)建立硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)模型，對(duì)硬化水泥漿體多相、多孔、多尺度的復(fù)雜體系進(jìn)行系統(tǒng)的定性和定量分析，包括已經(jīng)水化的產(chǎn)物與未水化顆粒間的界面結(jié)構(gòu)測(cè)定、孔結(jié)構(gòu)演變規(guī)律、水化產(chǎn)物和未水化顆粒的演變規(guī)律測(cè)定等，探索確定硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)特征的表征方法，建立硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)模型。11/16/202264建立硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)模型，對(duì)硬化水泥漿體多相、多孔、多尺度的研究高膠凝性水泥熟料和活化的輔助膠凝組分構(gòu)成的高性能水泥水化硬化體的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。

11/16/202265研究高膠凝性水泥熟料和活化的輔助膠凝組分構(gòu)成的高性能水泥水從孔結(jié)構(gòu)、反應(yīng)程度、水化產(chǎn)物與未反應(yīng)顆粒界面等方面研究高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料系統(tǒng)水泥硬化體的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，并與傳統(tǒng)水泥進(jìn)行比較；繼而研究以煤矸石為主的輔助性膠凝材料的反應(yīng)活性對(duì)漿體強(qiáng)度的影響，檢驗(yàn)輔助性膠凝材料顆粒表面活化的思想，優(yōu)化水泥漿體強(qiáng)度模型。

11/16/202266從孔結(jié)構(gòu)、反應(yīng)程度、水化產(chǎn)物與未反應(yīng)顆粒界面等方面研究高C3研究高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料系統(tǒng)水泥漿體水化產(chǎn)物組成和微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)與在典型使用環(huán)境如淡水、海水等介質(zhì)中化學(xué)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，建立漿體在典型使用環(huán)境介質(zhì)中的破壞模型。

11/16/202267研究高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料系統(tǒng)水泥漿體水化產(chǎn)物研究水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)與抗裂性之間的關(guān)系，高C3S熟料-煤矸石等輔助性膠凝材料系統(tǒng)水泥漿體抗裂性的評(píng)價(jià)方法，以及漿體孔徑大小和孔分布、水化產(chǎn)物組成與微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)漿體變形特性和抗裂性的影響。研究高膠凝性水泥熟料和活化的輔助膠凝組分構(gòu)成的高性能水泥水化硬化漿體體積穩(wěn)定性和優(yōu)化方法。研究高性能水泥漿體的收縮測(cè)定方法的完善及收縮機(jī)理。

11/16/202268研究水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)與抗裂性之間的關(guān)系，高C3S熟料-煤矸石針對(duì)高性能水泥熟料（主要是高膠凝性、高含量C3S熟料）-高性能輔助性膠凝材料（主要是煤矸石）體系的特點(diǎn)，對(duì)已建立的收縮測(cè)定方法進(jìn)行改進(jìn)和完善。研究體系的自收縮、干燥收縮、溫度收縮過(guò)程、特征及機(jī)理，礦物組成、煤矸石、水膠比、養(yǎng)護(hù)條件等的影響，建立相關(guān)的模型和水泥基材料體積穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系。11/16/202269針對(duì)高性能水泥熟料（主要是高膠凝性、高含量C3S熟料）-高性研究收縮的補(bǔ)償技術(shù)及機(jī)理，提出收縮補(bǔ)償必須是長(zhǎng)齡期的，不僅要解決早期收縮，還要控制后期收縮的思想，研究膨脹材料和化學(xué)減縮材料的補(bǔ)償技術(shù)。研制相應(yīng)的膨脹材料并闡明其膨脹機(jī)理和對(duì)收縮的補(bǔ)償作用。改進(jìn)化學(xué)減縮材料的組成和制備技術(shù)，使之對(duì)水泥漿體的收縮進(jìn)行有效的補(bǔ)償。采用膨脹材料和化學(xué)減縮材料的復(fù)合補(bǔ)償，強(qiáng)化其作用。

11/16/202270研究收縮的補(bǔ)償技術(shù)及機(jī)理，提出收縮補(bǔ)償必須是長(zhǎng)齡期的，不僅要研究水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展及其它宏觀性能優(yōu)化之間的關(guān)系，早、中、后期性能協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制及規(guī)律，提出水泥漿體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)高性能水泥基材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

11/16/202271研究水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展及其它宏觀性能優(yōu)化之間的高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理

研究高性能水泥基材料特有組成的耐久性：Ca(OH)2對(duì)CSH穩(wěn)定性影響，建立Ca(OH)2礦相含量與CSH凝膠中鈣/硅比的相互變化關(guān)系；在高性能水泥輔助性膠凝材料中活性SiO2與Ca(OH)2相互作用的關(guān)系；水化中后期，高、低鈣/硅比的CSH凝膠在納米層次上的組成與結(jié)構(gòu)特征，提出低鈣/硅比的CSH凝膠穩(wěn)定存在的科學(xué)證據(jù)。重點(diǎn)研究并建立高性能水泥基材料中Ca(OH)2礦相對(duì)體系堿度維持的影響，確定其動(dòng)力學(xué)規(guī)律，與現(xiàn)有體系的對(duì)比，評(píng)估對(duì)耐久性的影響。

11/16/202272高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理研究高性能水泥基材料特研究高性能水泥基材料組成內(nèi)部反應(yīng)的新破壞機(jī)理與控制：高性能水泥基材料水化漿體中堿環(huán)境特點(diǎn)及其變化規(guī)律，建立與新堿環(huán)境相適應(yīng)的碳酸鹽集料、硅質(zhì)集料的使用方法。重點(diǎn)研究水化中、后期高、低鈣/硅比的CSH凝膠組成和結(jié)構(gòu)與持堿能力關(guān)系，從納米層次上研究CSH凝膠持堿的機(jī)制。11/16/202273研究高性能水泥基材料組成內(nèi)部反應(yīng)的新破壞機(jī)理與控制：高性能對(duì)比研究高溫和常溫條件下，水化漿體組成、結(jié)構(gòu)與堿集料反應(yīng)膨脹性能的關(guān)系，特別是從CSH凝膠的持堿能力隨溫度的變化規(guī)律，提出“混合材抑制堿硅酸反應(yīng)評(píng)估方法”的理論依據(jù)，設(shè)計(jì)和證明具有高耐久性的高性能水泥基材料的組成和控制條件，指導(dǎo)高性能水泥制造。研究復(fù)雜條件下適合混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)使用的抗堿集料反應(yīng)破壞評(píng)估方法，解決國(guó)際上的理論和應(yīng)用難題。11/16/202274對(duì)比研究高溫和常溫條件下，水化漿體組成、結(jié)構(gòu)與堿集料反應(yīng)膨脹研究環(huán)境中化學(xué)介質(zhì)在高性能水泥基材料中的滲透、擴(kuò)散和腐蝕機(jī)理與控制：低鈣/硅比CSH組成條件下的高性能水泥基材料孔結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)特征，環(huán)境介質(zhì)與水化產(chǎn)物的結(jié)合能力、滲透規(guī)律與時(shí)效分布；研究腐蝕介質(zhì)的滲透模型；環(huán)境介質(zhì)與材料組成之間的相互作用及其產(chǎn)物的穩(wěn)定性；對(duì)相關(guān)耐久性的影響程度評(píng)估。氯鹽和硫酸鹽等環(huán)境介質(zhì)作用下高性能水泥基材料的破壞行為與機(jī)理，研究化學(xué)侵蝕機(jī)理和控制方法。

11/16/202275研究環(huán)境中化學(xué)介質(zhì)在高性能水泥基材料中的滲透、擴(kuò)散和腐蝕機(jī)理研究高性能水泥基材料與環(huán)境能量交換及其破壞機(jī)理與控制：高性能水泥基材料在不同能量交換條件下，材料本身的抗凍性能，失效動(dòng)力學(xué)過(guò)程和特點(diǎn)；確定引氣組分與材料組成和結(jié)構(gòu)的互相作用與適應(yīng)機(jī)制；建立相關(guān)的理論模型。在不同能量交換條件下，引氣組分與材料組成和結(jié)構(gòu)的互相作用與適應(yīng)機(jī)制。在理論創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，研究出適合高性能水泥基材料特有的引氣劑，并提出良好環(huán)境協(xié)調(diào)能力的新材料的設(shè)計(jì)理論和方法。

11/16/202276研究高性能水泥基材料與環(huán)境能量交換及其破壞機(jī)理與控制：高性能研究高性能水泥基材料在多因素協(xié)同作用下的失效機(jī)理與控制：繼續(xù)研究低飽和Ca(OH)2材料中堿集料反應(yīng)分別和凍融循環(huán)、鋼筋銹蝕、環(huán)境應(yīng)力作用、腐蝕破壞等協(xié)同破壞的動(dòng)力學(xué)特征和規(guī)律，最終提出建立協(xié)同破壞機(jī)理與控制方法。研究高性能水泥基材料在多因素條件下，耐百年的材料組成設(shè)計(jì)理論和控制方法；快速檢驗(yàn)的理論和方法，為高性能水泥基材料的耐百年壽命提供充分依據(jù)。

11/16/202277研究高性能水泥基材料在多因素協(xié)同作用下的失效機(jī)理與控制：繼研究高性能水泥基材料配制混凝土的早期收縮開(kāi)裂性能和控制措施：研究高性能水泥基材料的混凝土宏觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提出高性能水泥基材料配制混凝土的早期物理力學(xué)行為特征。研究高性能水泥基材料與混凝土外加劑的適應(yīng)性，提出混凝土早期物理行為的控制措施。

11/16/202278研究高性能水泥基材料配制混凝土的早期收縮開(kāi)裂性能和控制措施：11/16/20227911/12/20227911/16/20228011/12/202280高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究11/16/202281高性能水泥制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究11/12/20221一、研究?jī)?nèi)容

1、高膠凝性水泥熟料體系

高C3S含量的熟料相體系研究：將C3S含量由50—60%提高到70%以上，以適應(yīng)制備高強(qiáng)度水泥和高的混合材料摻加量。研究重點(diǎn)在于C3S形成的動(dòng)力學(xué)，包括礦化劑作用下的成核和晶體晶格畸變及其對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響，水泥熟料礦物體系在急速升溫、降溫條件下的固相、液相化學(xué)反應(yīng)。含高膠凝性礦相的水泥熟料體系（阿利特—硫鋁酸鹽體系）研究：在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料相體系中引入等具有早強(qiáng)高強(qiáng)性能的礦相，以取代C3A，獲得一個(gè)新的具有高膠凝性的水泥熟料礦相體系。研究重點(diǎn)在于加速C3S形成的動(dòng)力學(xué)和延緩分解的動(dòng)力學(xué)、二者共存條件和機(jī)理、各熟料礦物之間的最優(yōu)匹配。阿利特和貝利特相晶體結(jié)構(gòu)調(diào)整與激活機(jī)理，化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)介穩(wěn)程度的關(guān)系。特別是在高C3S體系中摻雜和改變熱歷史促使C3S晶體由板狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向樹(shù)枝狀高活性C3S晶體的機(jī)理。11/16/202282一、研究?jī)?nèi)容

1、高膠凝性水泥熟料體系11/12/202222、復(fù)合增強(qiáng)熟料體系及其性能互補(bǔ)理論

在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料基礎(chǔ)上，復(fù)合其它相體系的水泥熟料，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高耐久的原理研究。包括(1)與—C2S—C4AF—CaSO4體系的硫鋁酸鹽熟料和鐵鋁酸鹽熟料復(fù)合的原理；(2)與L相—CA—CXP體系的磷鋁酸鹽熟料復(fù)合的原理，(3)與硅酸鹽體系的超高鐵鋁酸鹽熟料及高貝利特熟料復(fù)合的原理。重點(diǎn)研究不同熟料復(fù)合的相容性條件和原理，克服性能劣化的方法和機(jī)理，實(shí)現(xiàn)各優(yōu)勢(shì)性能疊加。11/16/2022832、復(fù)合增強(qiáng)熟料體系及其性能互補(bǔ)理論在傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料3、性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)與物理

高性能水泥與水泥基材料中將含有性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組份作為其重要組份，研究重點(diǎn)是：從粉煤灰、煤矸石、赤泥、鋼渣、磷渣以及礦渣等輔助性膠凝材料的本質(zhì)特性出發(fā)，研究它們與潛在膠凝性的相關(guān)性，探索具有潛在活性的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃態(tài)材料、具有火山灰活性的硅鋁酸鹽玻璃體、非熟料介穩(wěn)結(jié)晶態(tài)組分的充分激活的條件和激發(fā)機(jī)理、多種性能調(diào)節(jié)型組分在水泥中復(fù)合效應(yīng)和功能疊加理論，諸組分顆粒微細(xì)化的力化學(xué)理論，輔助性膠凝材料與硅酸鹽水泥、化學(xué)外加劑等的相互適應(yīng)性，研究主要水化產(chǎn)物的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)特征，在水泥基材料構(gòu)形成和演變中的作用，以及改善水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性的作用機(jī)理等。11/16/2022843、性能調(diào)節(jié)型輔助性膠凝材料活化的化學(xué)與物理高性

4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-1高膠凝性熟料、復(fù)合熟料以及含性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組份制成的水泥水化過(guò)程和機(jī)理，體系液相組成及其對(duì)性能調(diào)節(jié)型組份的激發(fā)機(jī)理，各個(gè)組份溶解、擴(kuò)散過(guò)程動(dòng)力學(xué)及性能調(diào)節(jié)型組份的表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，特別是要對(duì)輔助性膠凝組份在水泥基材料中的作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。C-S-H凝膠的結(jié)構(gòu)隨體系原始組成的變化規(guī)律，包括C/S比例、S/H比例的變化規(guī)律及其對(duì)性能的影響;尤其是性能調(diào)節(jié)性輔助性膠凝組份對(duì)其影響。11/16/2022854、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-1高膠凝性熟料、復(fù)4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-2水泥水化產(chǎn)物的類(lèi)型、分布與調(diào)整原理，特別是水化體中AFt、AFm、CH等晶體和CSH凝膠體的比例和時(shí)空分布隨原始組成的變化規(guī)律；水化物與未水化粒子的最優(yōu)匹配及界面結(jié)構(gòu)演變過(guò)程。高膠凝性熟料及復(fù)合化（包括熟料相的復(fù)合、性能調(diào)節(jié)材料的復(fù)合等）條件下產(chǎn)生的水泥石結(jié)構(gòu)形成過(guò)程，性能調(diào)節(jié)型組份對(duì)該過(guò)程的優(yōu)化機(jī)理。包括各相之間的連生、鍵合及結(jié)構(gòu)形成與密實(shí)化過(guò)程；硬化體的孔結(jié)構(gòu)演變與調(diào)整原理；水泥石多相、多孔、多尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)與宏觀行為之間的關(guān)系。11/16/2022864、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-2水泥水化產(chǎn)物的類(lèi)型4、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-3研究輔助性膠凝材料、水膠比等因素對(duì)水泥石體積穩(wěn)定性、尤其是早期的體積穩(wěn)定性的影響；研究重點(diǎn)是從大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系的水泥基材料的組成、結(jié)構(gòu)特征和力學(xué)性能等特性出發(fā)研究水泥基材料在不同環(huán)境條件下的收縮機(jī)理，體積穩(wěn)定性的影響，研究改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施及作用機(jī)理。

11/16/2022874、高性能水泥水化機(jī)理和水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化-3研究輔助性膠凝材

5、高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理主要研究高性能水泥在各個(gè)環(huán)境因素復(fù)合作用下的破壞機(jī)理。水泥基復(fù)合材料由大量不同形態(tài)、不同功能增強(qiáng)體（如砂石、鋼筋、纖維等）組成。因此要研究高性能水泥水化物與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)與界面結(jié)構(gòu)；研究高性能水泥石和水泥基材料在不同服役條件下的環(huán)境行為、結(jié)構(gòu)演變和失效機(jī)理，如CO2、SO42-、Cl-和其它侵蝕性介質(zhì)（海水或其它化學(xué)溶液）與水泥水化物的化學(xué)反應(yīng)，凍融循環(huán)作用等，提出改善水泥環(huán)境行為和提高耐久性的措施和機(jī)理。11/16/2022885、高性能水泥基材料的環(huán)境行為和失效機(jī)理主要研究高性能水泥二、研究課題

第一課題：高膠凝性水泥熟料礦物體系的研究

高膠凝性水泥熟料礦物體系是制備高性能水泥的關(guān)鍵組分，起到主要的膠結(jié)作用。它除了發(fā)揮早期強(qiáng)度之外，還對(duì)性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料的活性激發(fā)起重要作用，將直接決定輔助膠凝材料的最高用量。

11/16/202289二、研究課題

第一課題：高膠凝性水泥熟料礦物體系的研究高本課題的主要研究?jī)?nèi)容：高鈣體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)研究傳統(tǒng)的CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3體系中急速升溫條件下C3S形成動(dòng)力學(xué)和加速形成機(jī)理，微量組分對(duì)動(dòng)力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。熟料礦物介穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)形成過(guò)程與形貌調(diào)整研究熟料礦物形成與晶體生長(zhǎng)控制原理，通過(guò)摻雜、優(yōu)化組成、控制熱歷史等手段提高礦物介穩(wěn)化程度，以提高熟料礦物的膠凝性。建立新的高膠凝性礦相體系研究在傳統(tǒng)相體系中引入新的高膠凝性礦相（如），研究水泥熟料各組分的相互作用與非平衡狀態(tài)的相互匹配關(guān)系。礦物在各種條件下的形成和分解動(dòng)力學(xué)。研究非傳統(tǒng)體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)和的動(dòng)力學(xué)分解，尋求加速C3S低溫形成和延緩高溫分解的原理與方法，以期獲得二者共存的最佳條件，為制備新的高膠凝性熟料體系奠定基礎(chǔ)。11/16/202290本課題的主要研究?jī)?nèi)容：高鈣體系中C3S的形成動(dòng)力學(xué)研究11/研究目標(biāo)：在高膠凝性水泥熟料相組成和性能上有重大突破，獲得膠凝性高于現(xiàn)有水泥熟料的相體系。在水泥熟料形成理論上取得重大進(jìn)展，可以有效指導(dǎo)高膠凝性水泥熟料的制備過(guò)程。該高膠凝性的水泥熟料適合于制備高性能水泥：在相同熟料用量的條件下水泥強(qiáng)度能夠較傳統(tǒng)熟料水泥提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；在相同水泥產(chǎn)量條件下水泥熟料用量將減少30%。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用后，水泥生產(chǎn)綜合能耗將降低20%、環(huán)境負(fù)荷降低30%。

11/16/202291研究目標(biāo)：在高膠凝性水泥熟料相組成和性能上有第二課題：高膠凝性和特性熟料復(fù)合體系的研究

不同體系的熟料分別制備，通過(guò)將其科學(xué)地復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)性能的疊加和互補(bǔ)，提高熟料膠凝性能和硬化體致密性，使性能調(diào)節(jié)更加靈活。本課題的主要研究?jī)?nèi)容：

11/16/202292第二課題：高膠凝性和特性熟料復(fù)合體系的研究本課題的主要研究?jī)?nèi)容：硅酸鹽水泥熟料與硫鋁酸鹽熟料的復(fù)合主要解決凝結(jié)時(shí)間過(guò)快和硬化體膨脹破壞問(wèn)題，選擇適宜的熟料礦物組成，研究改善二個(gè)體系主要礦物的水化速率協(xié)調(diào)性的基本原理，通過(guò)選擇性吸附的化學(xué)外加劑延緩和加速不同礦物的水化。研究含鋁礦物與硅酸鹽礦物之間構(gòu)成最優(yōu)結(jié)構(gòu)的組成匹配關(guān)系。得到明顯優(yōu)于單一熟料體系的物理力學(xué)性能，為加大性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分摻量提供基礎(chǔ)。硅酸鹽水泥熟料與磷鋁酸鹽熟料的復(fù)合。研究二種熟料之間的最佳配合比例、強(qiáng)度增加機(jī)理。確定磷鋁酸鹽熟料中L相和其它相的組成與結(jié)構(gòu)及其對(duì)復(fù)合水泥熟料性能的影響。硅酸鹽水泥熟料與超高鐵熟料、高貝利特熟料的復(fù)合。研究解決超高鐵熟料、高貝利特熟料制備中存在的基礎(chǔ)問(wèn)題，研究不同熟料復(fù)合后水泥的水化熱、強(qiáng)度、微膨脹等性能調(diào)控的機(jī)理和其它少量組分的種類(lèi)與作用。

11/16/202293本課題的主要研究?jī)?nèi)容：硅酸鹽水泥熟料與硫鋁酸鹽熟料的復(fù)合11研究目標(biāo)：解決不同熟料礦相組成設(shè)計(jì)、水泥水化進(jìn)程控制以及水化產(chǎn)物膠凝性和耐久性的優(yōu)化匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)水泥石結(jié)構(gòu)的控制與優(yōu)化以及水泥性能的互補(bǔ)與疊加。最終突破傳統(tǒng)水泥熟料在組成和性能上的局限，建立高性能水泥熟料相體系設(shè)計(jì)理論，獲得高性能水泥的高膠凝性和特性復(fù)合熟料礦物體系，從而為高性能水泥的制備及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。11/16/202294研究目標(biāo)：解決不同熟料礦相組成設(shè)計(jì)、水泥水化進(jìn)程控制以及水化第三課題性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的研究

性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料是高性能水泥的主要組分之一，它與水泥熟料組成復(fù)合膠凝體系，旨在克服傳統(tǒng)水泥高能耗、高污染以及物理力學(xué)性能方面的不足之處，賦予高性能水泥高強(qiáng)度、高流動(dòng)度和高耐久性特性。該課題主要針對(duì)鋼渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥和磷渣等工業(yè)廢棄物進(jìn)行研究。11/16/202295第三課題性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的研究主要研究?jī)?nèi)容-1性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分介穩(wěn)體系組成特性與活性研究主要包括性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的組成特性（如化學(xué)和相組成、非典型玻璃分相結(jié)構(gòu)等）、熱歷史、顆粒群特征等與其膠凝活性的相關(guān)性；研究在堿度、微細(xì)化等因素作用下，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分顆粒表面結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)變化特征與活化效果，建立其活性評(píng)價(jià)體系。性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分活化技術(shù)與理論開(kāi)展性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分活化技術(shù)與理論的研究，充分激活性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活性，研究活化涉及熱力學(xué)機(jī)制、動(dòng)力學(xué)界面物理與化學(xué)等問(wèn)題，建立具有指導(dǎo)意義的活化理論。獲得各個(gè)體系化學(xué)激活、物理激活和熱技術(shù)途徑與機(jī)理。11/16/202296主要研究?jī)?nèi)容-1性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分介穩(wěn)體系組成特性與活性主要研究?jī)?nèi)容-2性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分復(fù)合膠凝效應(yīng)及其優(yōu)化配伍理論研究主要包括性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活性在水化過(guò)程中的誘導(dǎo)激活效果、硬化水泥石微結(jié)構(gòu)特征以及復(fù)合增強(qiáng)效果、機(jī)理與規(guī)律研究。建立特定使用環(huán)境下，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料優(yōu)化配伍理論。性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料介穩(wěn)體系多元復(fù)合膠凝效應(yīng)及其性能設(shè)計(jì)主要從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、力學(xué)性能與耐久性等角度，綜合研究不同性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分與熟料的多元復(fù)合膠凝效應(yīng)、復(fù)合體系的適宜配比，建立體系達(dá)到高的強(qiáng)度、良好的工作性與優(yōu)異耐久性的理論。11/16/202297主要研究?jī)?nèi)容-2性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分復(fù)合膠凝效應(yīng)及其優(yōu)化配主要研究?jī)?nèi)容-3性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料體系顆粒群特征參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論研究主要研究不同應(yīng)力場(chǎng)和物理場(chǎng)作用下，顆粒微細(xì)化機(jī)理、機(jī)械能和化學(xué)能轉(zhuǎn)化機(jī)制、表面活化機(jī)理、對(duì)活性的影響；研究復(fù)合體系的粒度分布、形狀因子、形狀指數(shù)、比表面積等顆粒群特征參數(shù)與流變學(xué)、水化動(dòng)力學(xué)、顯微結(jié)構(gòu)特征、強(qiáng)度等性能的相關(guān)性，揭示體系顆粒群特征參數(shù)的性能優(yōu)化控制范圍，獲得不同介穩(wěn)體系顆粒微細(xì)化過(guò)程顆粒表面物理化學(xué)變化特征以及力-化學(xué)方法的激活效果。建立體系顆粒群特征參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。11/16/202298主要研究?jī)?nèi)容-3性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料體系顆粒群特征參研究目標(biāo)-1闡明低鈣性能調(diào)節(jié)型材料的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)與潛在活性的關(guān)系及其激發(fā)機(jī)理；指導(dǎo)利用或合成低成本、低能耗的低鈣性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料，使原有已經(jīng)應(yīng)用的工業(yè)廢棄物提高利用效率，未被利用的能夠有效利用。確定煤矸石、粉煤灰、鋼渣、赤泥和磷渣等幾種具有廣泛代表性的工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的活化方法與理論。找出有針對(duì)性的、大規(guī)模生產(chǎn)可行的活化方法，為高性能水泥用性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。11/16/202299研究目標(biāo)-1闡明低鈣性能調(diào)節(jié)型材料的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)與潛在活性的關(guān)系從復(fù)合體系的熱力學(xué)狀態(tài)改變、過(guò)程理論、界面化學(xué)與物理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、顆粒群特征參數(shù)等角度，提出適合于高性能水泥體系復(fù)合膠凝效應(yīng)與性能優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，取得具有原創(chuàng)性的研究成果和基礎(chǔ)理論。

研究目標(biāo)-211/16/2022100從復(fù)合體系的熱力學(xué)狀態(tài)改變、過(guò)程理論、界面化學(xué)與物理、結(jié)構(gòu)研究目標(biāo)-3通過(guò)本課題的研究，把上述幾種工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分。在這幾種工業(yè)廢棄物原有利用水平上，將達(dá)到：(1)摻量30%時(shí)，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—硅酸鹽熟料的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到52.5強(qiáng)度等級(jí)要求；(2)摻量40～50%時(shí)，性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝組分—熟料的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到42.5強(qiáng)度等級(jí)要求。同時(shí)保證水泥的其它性能與參數(shù)，符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。11/16/2022101研究目標(biāo)-3通過(guò)本課題的研究，把上述幾種第四課題：水泥水化機(jī)理及過(guò)程控制

高性能水泥各組分之間及其水化產(chǎn)物的合理匹配、有效調(diào)控水泥的水化過(guò)程是獲得優(yōu)良性能的水泥石結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

11/16/2022102第四課題：水泥水化機(jī)理及過(guò)程控制高性能研究?jī)?nèi)容-1水泥各組分的水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究水泥各礦物的水化過(guò)程，不同相體系礦物共存時(shí)的水化過(guò)程，及各個(gè)礦物的相互作用，特別是性能調(diào)節(jié)型輔助膠凝材料與水泥的相互作用。水化反應(yīng)產(chǎn)物形成及演變過(guò)程研究水化產(chǎn)物的形成機(jī)制，不同水化齡期下水化產(chǎn)物的類(lèi)型及其演變，研究水化產(chǎn)物與潛在活性組分之間的相互作用，研究溫度、水/膠比、顆粒細(xì)度對(duì)此的影響。11/16/2022103研究?jī)?nèi)容-1水泥各組分的水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)11/12/20222研究?jī)?nèi)容-2化學(xué)外加劑的作用機(jī)理研究調(diào)凝劑、早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑和增粘劑等各種化學(xué)外加劑在水化過(guò)程中的作用機(jī)理及相互影響，及對(duì)水泥水化時(shí)溶液離子濃度及水化產(chǎn)物形態(tài)的影響；水泥水化過(guò)程的控制與優(yōu)化研究水泥水化過(guò)程的調(diào)控手段，以及利用這些手段達(dá)到的能夠調(diào)節(jié)水化產(chǎn)物的種類(lèi)、數(shù)量和分布及調(diào)節(jié)水化放熱率的效果。11/16/2022104研究?jī)?nèi)容-2化學(xué)外加劑的作用機(jī)理11/12/202224研究目標(biāo)：闡明不同養(yǎng)護(hù)條件（高溫、室溫、低溫和負(fù)溫）下高性能水泥體系的水化過(guò)程、相互作用規(guī)律及及控制機(jī)理，建立不同溫度環(huán)境下水泥水化的熱力學(xué)模型。闡明化學(xué)成分、溫度、水/膠比、顆粒細(xì)度、化學(xué)外加劑的作用機(jī)理，找出調(diào)節(jié)水化產(chǎn)物種類(lèi)、數(shù)量和分布，調(diào)節(jié)水化放熱率的規(guī)律，為水泥石結(jié)構(gòu)優(yōu)化和水化控制提供理論基礎(chǔ)，指導(dǎo)高強(qiáng)度、優(yōu)異耐久性和低環(huán)境負(fù)荷的高性能水泥的制備和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。11/16/2022105研究目標(biāo)：闡明不同養(yǎng)護(hù)條件（高溫、室溫、低溫和負(fù)溫）下高性第五課題：高性能水泥漿體的結(jié)構(gòu)形成與優(yōu)化

水泥的力學(xué)性能和耐久性能均由其硬化漿體來(lái)體現(xiàn)，水泥漿體的結(jié)構(gòu)取決于各組分的特性及各組分間的相互作用。水泥硬化漿體結(jié)構(gòu)隨時(shí)間和環(huán)境條件變化而演變，大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系的水泥基材料的水化硬化機(jī)理及結(jié)構(gòu)形成和演變規(guī)律有其自身的特點(diǎn)。

11/16/2022106第五課題：高性能水泥漿體的結(jié)構(gòu)形成與優(yōu)化水泥的力學(xué)性能和耐研究?jī)?nèi)容-1水泥漿體形成過(guò)程新拌水泥漿體的流變學(xué)，水化產(chǎn)物之間的連生、鍵合、界面結(jié)構(gòu)及演變過(guò)程，各水化產(chǎn)物和未水化組分在水泥漿體演變過(guò)程中的作用；水泥漿體結(jié)構(gòu)的表征研究水泥漿體多相、多孔和多尺度結(jié)構(gòu)特征的測(cè)試方法和表征方法，建立水泥漿體特征模型；水泥漿體結(jié)構(gòu)形成的影響因素研究在不同養(yǎng)護(hù)條件下的水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程，不同環(huán)境條件下隨時(shí)間的演變規(guī)律；研究?jī)?nèi)部條件（礦物組成、顆粒細(xì)度、分布和化學(xué)外加劑）和外部條件（溫度、壓力、水/膠比）和化學(xué)外加劑對(duì)水泥漿體結(jié)構(gòu)形成的影響規(guī)律，早期結(jié)構(gòu)對(duì)后期結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；11/16/2022107研究?jī)?nèi)容-1水泥漿體形成過(guò)程11/12/202227研究?jī)?nèi)容-2水泥漿體顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響研究水泥漿體的不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀性能的影響，建立相應(yīng)的模型。水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展及其它宏觀性能優(yōu)化之間的關(guān)系，尋找水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化途徑；提出大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系水泥基材料的自收縮、溫度收縮和干燥收縮機(jī)理和測(cè)定方法；建立大摻量輔助性膠凝材料和較低水膠比體系水泥基材料的體積穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系，并提出改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施及其作用機(jī)理。確定研究早、中、后期性能協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制及規(guī)律。11/16/2022108研究?jī)?nèi)容-2水泥漿體顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響11/12/20研究目標(biāo)-1明確高性能水泥基材料的流變學(xué)特征，確定高性能水泥基材料在不同養(yǎng)護(hù)條件下和不同環(huán)境條件下的水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程以及隨時(shí)間的演變規(guī)律；找出水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其宏觀性能之間的關(guān)系，不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響；建立高性能水泥體系的水泥漿體結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)控制理論；明確不同物相、不同孔結(jié)構(gòu)和不同尺度結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響，建立水泥漿體結(jié)構(gòu)特征與其宏觀性能之間的關(guān)系；11/16/2022109研究目標(biāo)-1明確高性能水泥基材料的流變學(xué)特征，確定高性能水泥研究目標(biāo)-2提出高性能水泥體積收縮特性及機(jī)理，組建水泥基材料的收縮-膨脹結(jié)構(gòu)模型，開(kāi)發(fā)改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的材料并闡明其作用機(jī)理；闡明高性能水泥早、中、后期性能協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制及基本規(guī)律，提出改善水泥基材料體積穩(wěn)定性的有效措施，提出水泥漿體結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制途徑，為水泥漿體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和高性能水泥基材料的設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

11/16/2022110研究目標(biāo)-2提出高性能水泥體積收縮特性及機(jī)理，組建水泥基材料第六課題：高性能水泥和水泥基材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理

環(huán)境行為是水泥基材料性能的綜合體現(xiàn)，是高性能水泥應(yīng)用中的主要問(wèn)題，尤其是多因素協(xié)同作用下的水泥基材料的失效行為研究缺乏。11/16/2022111第六課題：高性能水泥和水泥基材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理研究?jī)?nèi)容-1高性能水泥基材料的抗鋼筋銹蝕機(jī)理研究H2O和O2，當(dāng)CO2和Cl-離子存在時(shí)高性能水泥基材料的鋼筋失效規(guī)律與銹蝕機(jī)理，高性能水泥的礦相組成和化學(xué)組成與Cl-離子物理吸附和化學(xué)結(jié)合的關(guān)系。建立材料孔結(jié)構(gòu)與抗碳化性和抗氯離子滲透性的量化關(guān)系及高抗鋼筋銹蝕的途徑和設(shè)計(jì)方法。水泥基材料在不同介質(zhì)中滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定方法，滲水系數(shù)、滲氣系數(shù)和Cl