目前,以磷铝酸钙为主导矿物的快硬早强磷铝酸盐水泥,已开始应用于工程建设。然而,磷铝酸盐水泥尚存在以下不足:磷铝酸盐水泥凝结不易调控;磷铝酸盐水泥长期力学性能增进率不足。因此,对研发新型磷铝酸盐水泥需求迫切。本文主要研究了新型体系的磷铝酸钡钙水泥熟料的形成机理及其矿相匹配,通过合成磷铝酸钙以及磷铝酸钡钙,探讨其形成机制和形成动力学,以揭示新型磷铝酸钡钙水泥熟料的形成机理。通过新型磷铝酸盐水泥三率值的定义,以及其矿相匹配和煅烧温度的研究,得到了一种早期后期力学性能突出的新型磷铝酸盐系列水泥。并应用响应曲面方法,探讨了BaO、Fe₂O₃和煅烧温度对磷铝酸钡钙水泥力学性能的影响。主要研究结论如下:（1）磷铝酸钡钙(Ca_6.4Ba_1.6Al₁₂P₂O₃₁)矿物在1500℃开始初步形成,在1540℃大量形成;其中间过渡相为系列铝酸盐、磷酸盐矿物,例如:BaAl₂O₄、CaAl₂O₄、BaCa₂Al₈O₁₅、Ca₂P₂O₇、Ca₄O（PO₄）₂和Ba₂Ca（PO₄）₂等;其形成反应相组合有两种,一种为BaCa₂Al₈O₁₅、CaAl₂O₄、Ca₃（PO₄）₂、Ca₂P₂O₇和Ca₄O（PO₄）₂五种矿物,一种为BaCa₂Al₈O₁₅、CaAl₂O₄、Ca₃（PO₄）₂、Ca₂P₂O₇和Ba₂Ca（PO₄）₂五种矿物。（2）Ca_6.4Ba_1.6Al₁₂P₂O₃₁高温形成过程存在两种反应机制:1500-1530℃温度区间复合Jander方程,1540℃-1560℃温度区间的符合Ginstling方程,在1500-1530℃的范围内,反应速率很低,最大为1530℃时的9.4×10^-7,在1540-1560℃的范围内,反应速率很快,且在1530-1540℃时,反应速度增加的极快,约提升了5倍,1560℃时的反应速率最高为5.5×10^-6,这两个温度区间的矿物形成的反应活化能分别为1310KJ/mol^-1和324KJ/mol^-1。（3）通过基础CaO-Al₂O₃-P₂O₅-Fe₂O₃四元体系（富铁磷铝酸盐水泥）的矿相匹配,得到了早强型和高强型两种富铁磷铝酸盐系列水泥,其中高强型水泥兼顾了3d和28d两种龄期考量,更具代表性,该水泥烧成温度为1390℃,铝磷比为1.42,铝铁比为1.92,碱度系数为0.90。标准养护1、3、7、14和28 d之后,其抗压强度分别39.4、90.2、111.1、125.1和138.7 MPa。（4）在高强型四元体系的基础上,进行BaO-CaO-Al₂O₃-P₂O₅-Fe₂O₃五元体系（磷铝酸钡钙水泥）组成优化,其1d强度最优结果在BaO=9.11、Fe₂O₃=7.11、T=1410左右得到;对于3d强度,其最优结果在BaO=10.89、Fe₂O₃=7.11、T=1410左右得到;对于28d强度,其最优结果在BaO=9.0、Fe₂O₃=6.35、T=1417.57左右得到。综合考虑早期和后期强度,磷铝酸钡钙水泥原料组成和制备适宜方案:铝磷比为1.42,碱度系数为0.90,BaO掺量为CaO掺量的9%mol、Fe₂O₃掺量为6.72-6.77%、煅烧温度为1413℃左右;此时水泥的主要矿相为CaAl₂O₄、C_6.4B_1.6AP和Ca₃（PO₄）₂,1、3、7、14和28强度分别为84.6,106.0、125.1、138.0和172.0 MPa。