粒化高炉矿渣具有潜在的水硬性,但在水泥生产时如果矿渣的掺加量大于30%,就会明显降低水泥的早期强度。如何使矿渣的潜在水硬性得以激发、生产出高掺量矿渣水泥(HSC),对水泥行业的可持续发展战略有深远的意义。本课题研制了高掺量矿渣水泥(HSC)的早强复合外加剂,配制了矿渣掺量达到70%、各项指标都优于现行国家标准的42.5级矿渣硅酸盐水泥,并采用孔液分析、模拟液相分析、水化放热速率测定、X-ray衍射分析、SEM观察以及DTA等方法,探讨了该水泥的水化硬化机理。结果表明:这类水泥与硅酸盐水泥相比,早期水化液相具有更高的PH值、钠离子浓度和硫酸根离子浓度,因而加速了矿渣的解体和水化;同时由于引入硫铝酸盐水泥熟料,使HSC水化早期形成更多的AFt,从而提高了试体的早期强度。本课题还深入地研究了外加剂各组分对水泥早期水化行为的作用,结果表明:在碱激发过程中,液相中的阳离子(例如钠离子)对矿渣玻璃仅起中和表面不饱和电价的作用,而OH-离子不但对矿渣的解体起重要作用,而且还有效地提高了液相当中CH浓度积,缩短了C3S的水化诱导期、进而加速其水化;不同形态的石膏溶解速度和溶解度不同,导致早期水泥浆体中的SO42-浓度不同,因而AFt的生成部位、晶体形态、形貌不同,这是HSC引入不同形态的石膏时早期强度差别较大的主要原因;碱钙硫复合激发矿渣时,适量地引入硅酸钠,可以起到合理调整AFt生长速度、提高早期强度的作用,但引入的量过多,会使AFt的生长受阻,尺寸变小,降低水泥浆体的早期强度;掺入硫铝酸盐水泥熟料,能有效地提高水泥的早期强度,但掺加量过多,将导致速凝,另掺0.5%的氟硅酸钠,可以使凝结时间正常。