凝胶作为胶凝材料中的一种重要却又复杂的水化产物,其组成、微结构及微观力学等性能与胶凝材料的强度、收缩及耐久性等宏观性能有着紧密的联系,因此非常有必要对不同胶凝体系中的凝胶在微纳米尺度上的特性进行研究。本论文针对硅酸盐水泥体系、硅酸盐水泥-矿渣复合体系以及碱激发矿渣体系中的凝胶开展了较为系统的研究,主要的研究内容及成果如下:（1）采用背散射电子图像、能谱分析及纳米压痕等技术手段研究了硅酸盐水泥体系、硅酸盐水泥-矿渣复合体系以及碱激发矿渣体系中水化产物的分布特征,并研究了龄期、矿渣掺量等对胶凝体系中水化产物的影响,同时对不同胶凝体系中凝胶的微观力学性能与其组成之间的关系进行了探讨。研究表明,硅酸盐水泥体系及硅酸盐水泥-矿渣复合体系中外部水化产物（Op）的弹性模量与其Ca/Si以及Al/Si之间呈正相关的关系,这与Op中混杂了弹性模量较高的晶体相有关。而内部水化产物（Ip）的弹性模量与成分之间无明显相关性。碱激发矿渣体系中的C-A-S-H凝胶的弹性模量与成分之间同样没有明显的相关性。（2）研究了碱激发矿渣中矿渣内部水化产物的组成、微结构及微观力学性能。结果表明,这种矿渣内部水化产物实际上是该部分矿渣在原位反应形成的一种C-A-S-H凝胶和富镁铝层状双氢氧化物（LDH）的复合相。该部分矿渣中Ca和Si的大量溶解扩散导致了矿渣内部水化产物在BSE图像中灰度较低。本文在之前学者的研究基础上,基于试验结果提出了碱激发矿渣中矿渣内部水化产物的形成机理。（3）研究了硅酸盐水泥体系与碱激发矿渣体系中不同凝胶早期的微观徐变行为,讨论了两种胶凝体系中凝胶的微观徐变行为与其组成之间的关系。研究表明,在碱激发矿渣体系中,由于缺少像硅酸盐水泥体系中的晶体相与凝胶进行复合,其在同等条件下的徐变位移会高于硅酸盐水泥体系中的凝胶。本文基于试验结果提出了不同凝胶在微观尺度上的徐变行为模型。（4）探索了一种原位观察胶凝材料溶蚀的新方法,并对硅酸盐水泥体系与碱激发矿渣体系在去离子水、NH₄Cl溶液、Na₂SO₄溶液及MgSO₄溶液中的原位溶蚀行为进行了研究,探讨了两种胶凝体系中不同物相在溶液中的溶蚀行为。这种新方法可以直观地对胶凝材料在溶蚀前后各物相的变化进行比较,并较为准确地反应凝胶在溶蚀过程中发生的元素溶出情况。相比硅酸盐水泥体系,碱激发矿渣中C-A-S-H凝胶在NH₄Cl溶液中Ca/Si的下降较为明显,这可能与体系中缺少氢氧化钙这种缓冲相有关。两种胶凝体系在MgSO₄溶液中的Ca溶蚀现象比在Na₂SO₄溶液中更为明显,主要与Mg对Ca的置换有关。而相比碱激发矿渣体系,硅酸盐水泥体系中的Ca更容易被MgSO₄溶液中的Mg置换。（5）研究了硅酸盐水泥体系与硅酸盐水泥-矿渣复合体系在高温下发生的性能及微结构演变,特别是两种体系中的凝胶在高温下发生的组成以及微结构的变化,并提出了两种体系中的凝胶在高温下的微结构演变机理。研究表明,硅酸盐水泥-矿渣复合体系比硅酸盐水泥体系具有更好的耐高温性,这与硅酸盐水泥-矿渣复合体系中更少的氢氧化钙、凝胶更紧密的堆积状态以及凝胶在高温下更好的稳定性有关。