青藏铁路、青藏公路穿越的多年冻土区,沿线年平均地温在0℃~-4℃范围内,受负温环境影响,修筑的混凝土构筑物性能降低,从而影响结构的稳定和安全。当室外日均气温连续5天稳定低于5℃,混凝土结构工程应采取冬季施工措施,工序繁琐成本大,给施工带来不便同时影响经济效益。随着高性能混凝土的快速发展,矿物掺合料的合理有效利用对于提高混凝土性能至关重要。这些问题的出现需要我们对处于低负温条件并添加有矿物掺合料的水泥水化特性进行系统深入的研究。本文通过对原材料的物理化学性能以及热力学性能分析,重点从水泥水化这一过程入手,从水化程度、水泥石细观孔结构和水泥石宏观力学性能这三个研究角度出发:1、利用人工气候模拟试验箱在室内模拟恒定温度的水泥石凝结、硬化条件,在此基础上定量的测量计算了低负温养护环境下含有矿物掺合料的水泥水化程度;2、利用硬化混凝土气孔分析仪,对加工处理的水泥石试件进行细观孔结构分析;3、在实验室中制作相同养护条件的水泥石试件,进行抗压强度测定,反映出它的宏观力学性能;4、在试验过程中分析对比了水泥水化的几个主要影响因素之间的相互关系;5、对纯水泥净浆以及添加有矿物掺合料的水泥胶凝材料的特性以及水化机理进行了定性分析。经过大量试验和理论分析得出低负温条件添加矿物掺合料的水泥水化程度,水泥石的力学性能和孔结构特征。同时与标准养护条件下的水泥水化特性作对比,分析了它们之间的异同。另外将三者影响关系进行了对比分析,为进一步研究复合胶凝体系的水化过程及水化机理提供理论依据。研究结果表明:同一龄期下受低负温影响水泥水化程度下降,大孔增多,小孔减少,孔结构分布不均匀,水泥石强度降低;当添加矿物掺合料时早期水泥水化特性降低,通过试验数据分析,矿物掺合料有细化孔结构的作用;利用所得试验数据拟合出变化曲线,提出低负温条件下满足强度及耐久性要求的矿物掺合料最佳掺量为15%。同时本文介绍了低负温养护条件下水化热分析的理论基础以及一些主要参数的取值方法和水泥水化热的测定方法。本研究为在低负温环境下混凝土的合理应用提供理论依据,同时对于矿物掺合料的有效利用提供新的科学依据,对混凝土的设计施工以及后期养护有现实意义,对于水泥水化的研究进行了进一步的拓展。