含C₄A₃矿物硅酸盐水泥是我国高性能水泥研究和发展的方向之一。它对阿利特硫铝酸盐水泥熟料矿物组成做了改进，采用低铁配方、低温煅烧而成，其主要矿物组成为C3S—C2S—C₄A₃，并含有少量的高温剩余石膏。由于该水泥矿物组成仍以C3S为主，并含有一定量C₄A₃、CaSO4，因而同时具有碱性和硫酸盐的双重激发作用，对水泥混合材（如粉煤灰、矿渣）反应活性的激发具有很大的优势。研究发现，掺加混合材的含C₄A₃矿物硅酸盐水泥强度较高，其中含C₄A₃矿物粉煤灰水泥的强度尤其是抗压强度高于等掺量含C₄A₃矿物矿渣水泥的同期抗压强度，这与传统研究和生产实践得出 “水泥体系中矿渣活性高于粉煤灰活性”的结论相反。因此有必要对含C₄A₃矿物硅酸盐水泥体系中粉煤灰的活化机理作深入的研究和探讨，这对于提高粉煤灰在水泥中的应用水平、实现水泥生产中大量掺加粉煤灰、进一步促进粉煤灰的资源化来说具有重要意义。本文分别取高钙粉煤灰、普通粉煤灰与矿渣作对比研究，结果发现当它们分别等量地加入含C₄A₃矿物硅酸盐水泥中时，无论是含C₄A₃矿物高钙粉煤灰水泥还是含C₄A₃矿物普通粉煤灰水泥，其强度均高于含C₄A₃矿物矿渣水泥的同期强度。通过测定各水泥体系的非蒸发水量证实了这两种含C₄A₃矿物粉煤灰水泥的水化程度均高于含C₄A₃矿物矿渣水泥的水化程度，用化学萃取法测得混合材的反应率大小顺序为：高钙粉煤灰>普通粉煤灰>矿渣，从而说明在含C₄A₃矿物硅酸盐水泥中粉煤灰的反应活性大于矿渣的反应活性。考察了单矿物C₄A₃对粉煤灰潜在活性的激发作用。向粉煤灰（矿渣）－CaO体系中加入等量的纯矿物C₄A₃后，萃取法测得的混合材的反应率大小顺序为：高钙粉煤灰>普通粉煤灰>矿渣，从而在一定程度上说明了C₄A₃在激发粉煤灰活性方面确实起到了促进作用。分别测定掺加与不掺加石膏的粉煤灰 — CaO — C₄A₃体系中 f-CaO吸收率来考察石膏对粉煤灰活性发挥的影响。结果表明加石膏时体系中f-CaO吸收率大于不加石膏时体系中f-CaO吸收率，即加入石膏以后，体系中粉煤灰的火山灰反应速度加快，从而说明石膏发挥了其硫酸盐激发的作用，促进了粉煤灰玻璃体的解聚。<WP=4>在此基础上，向硅酸盐水泥中加入适量的单矿物C₄A₃，结果使得掺C₄A₃矿物粉煤灰水泥的强度高于同期掺C₄A₃矿物矿渣水泥的强度；而未掺C₄A₃的粉煤灰水泥强度则低于矿渣水泥强度。此外，水泥水化程度和粉煤灰、矿渣反应率的测定结果也说明了C₄A₃确实促进了粉煤灰的反应活性的发挥。采用XRD、DSC－TG、SEM/EDS等手段分析了分别掺加粉煤灰和矿渣的含C₄A₃矿物硅酸盐水泥净浆。测试结果表明各龄期含C₄A₃矿物粉煤灰水泥中AFt及CSH生成量均高于含C₄A₃矿物矿渣水泥，且沸石类水化产物的结晶度好于含C₄A₃矿物矿渣水泥中的，说明含C₄A₃矿物粉煤灰水泥中的环境有利于水化产物的形成。用NMR考察了水泥水化过程中硅铝聚合度变化情况，发现含C₄A₃矿物粉煤灰水泥水化1d至7d时，其铝谱变化较大，从而推测含C₄A₃矿物硅酸盐水泥对混合材的激发主要是通过对其玻璃体中的Al2O3作用，促进混合材玻璃体中活性Al2O3的溶出。此外，水泥水化热的测定结果证实了含C₄A₃矿物粉煤灰水泥中熟料水化程度及混合材反应率均大于含C₄A₃矿物矿渣水泥，从而进一步说明了在含C₄A₃矿物硅酸盐水泥中掺入粉煤灰比掺入矿渣更有利于强度的发展。用ICP-AES测定了不同水化龄期时水泥净浆孔溶液中Ca2+、AlO₂-、SO4₂-等离子浓度变化情况。测试结果表明各水化龄期水泥孔溶液中SO42-浓度非常大，即水泥中始终存在硫酸盐的激发作用，这有利于混合材玻璃体中Al2O3的溶出，促进混合材玻璃体解聚，这一点与NMR测试结果相吻合。对含C₄A₃矿物硅酸盐水泥中粉煤灰活性大于矿渣活性的原因作了初步解释。指出含C₄A₃矿物粉煤灰水泥水化放热量多，体系温度高于含C₄A₃矿物矿渣水泥，且其体系化学环境也有利于AFt的形成。AFt生成速率加快，促进粉煤灰玻璃体中AlO2-的溶出，在较高温度下粉煤灰玻璃体网络结构被激活，解聚速率加快。