材料的宏观性能受到其微观结构的影响,对于水泥基材料这样一个具有多相的非均质复合材料体系来说,其宏观性能的研究如果不结合对微观结构进行系统的分析、研究,不了解微观层次的规律,水泥基材料科学就很难脱离经验性的束缚,也难以有所创新。基于水泥基材料科学目前的研究现状,本文以水泥净浆为研究对象,引入处理复杂系统的渗流理论,对水泥石的微观结构与宏观性能的关系进行探索性研究。通过对水泥石微结构的分析,构建了基于渗流理论的水泥石微结构强度模型。模型认为水泥石微结构与其宏观性能之间的关系是水泥石内各相在其空间内的多色渗流问题,模型的构造为水泥基材料微观结构与宏观性能关系的量化表征奠定了基础。根据基于渗流理论的水泥石微结构模型,本文重点对水泥石孔结构进行分析,运用渗流理论把水泥石孔结构与强度之间的关系联系起来,构建了一个基于孔渗流的孔隙率——强度模型,并设计实验对这一模型进行了验证。结果表明,在设计实验的65组数据中,本文建立的孔隙率强度模型拟合的相关性均优于目前国内外引用最多的其他三种孔隙率强度模型。孔隙率强度模型的构建,对分析矿物掺合料的掺合效应具有重要的指导意义。在此基础上,研究探索一种比较节能、成本低的新的矿物掺合料处理方式,并探讨新处理方法对矿物掺合料性能的影响,对掺有新方法处理的矿物掺合料的水泥混凝土的基本力学性能进行研究,探讨其对水泥混凝土性能的影响。本文分析了钢渣、矿渣和粉煤灰等的矿物掺合料不同掺量在不同龄期发挥的掺合料效应和对因矿物掺合料掺合效应引起的拟合偏差,结果表明矿物掺合料的微集料效应能在一定程度上提高孔在三维空间渗流临界点的水泥石强度。