水泥的生产给生态环境造成了巨大影响,不仅消耗了大量的不可再生资源,同时也产生了大量的温室气体。在石材生产加工的过程中,产生了大量的石粉,严重地污染了周边环境。如果能将这些石粉替代一部分水泥制备绿色水泥基材料,不仅可以减少水泥的使用,同时也减少了石粉带来的污染问题。目前,关于石粉在水泥基材料中应用的研究有很多,但大多数都集中在石粉对水泥基材料宏观性能的影响方面,而关于石粉对水泥基材料的深层次影响机理则研究很少。本文从微纳尺度研究了不同石粉对水泥基材料各项性能的影响,并深入的讨论了其作用机理。本文选用六种自然界常见的石粉材料,分别为石灰石粉,大理石粉,石英粉,花岗岩粉,白云石粉和菱镁矿粉。首先,运用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、激光粒度仪等方法研究了各石粉的基本性质以及对水泥水化的影响;然后,配制了水泥浆孔隙溶液的模拟溶液,运用zeta电位的方法研究石粉对模拟溶液中相关离子的吸附性能;接着,采用流变仪研究了不同石粉对浆体流动性的影响;基于石粉在模拟溶液中的zeta电位,研究了不同石粉对水化硅酸钙的成核与生长的影响;然后,用压汞法研究了石粉对水泥浆孔结构的影响;最后,用扫描电镜的方法,观察了掺不同石粉的硬化水泥浆中裂缝的开裂和断裂面的形貌。研究结果表明:（1）六种石粉对水泥的水化影响比较小,除了菱镁矿粉,掺其他几种石粉的浆体都未见新的水化产物生成。石灰石粉和大理石粉对Ca2+具有比较强烈的吸附能力（化学吸附）;石英和花岗岩粉对Ca2+的吸附能力相对较弱,这两种石粉以静电力的形式吸附Ca2+;菱镁矿粉对SO42-具有强烈的吸附作用而Ca2+的吸附非常弱;白云石粉兼有石灰石和菱镁矿粉的性质,对Ca2+的吸附作用介于石灰石和菱镁矿粉之间。（2）水泥浆的流动性与所掺入的石粉电位有很大的关系,由于石灰石粉和大理石粉对Ca2+的强吸附,其电位比较高,与同样带有正电的水泥颗粒具有一定的排斥力;石英粉、花岗岩粉和白云石粉的电位稍低,其与水泥之间的排斥力相对较弱,流动性减小;菱镁矿粉的电位最低,石粉颗粒与水泥排斥力较小或存在相互吸引,流动性最差。（3）在水泥浆中,水化硅酸钙的成核生长与石粉颗粒对Ca2+的吸附能力存在正相关,石灰石粉、大理石粉和白云石粉对Ca2+具有比较强烈的吸附能力,对石粉表面水化硅酸钙结晶成核有利;花岗岩粉和石英粉表面的水化硅酸钙生长的比较少;而对Ca2+吸附作用最弱的菱镁矿粉,其表面只有非常少量的水化硅酸钙。（4）由于总的水化产物的减少,石粉的掺入使水泥浆体的孔结构都有一定程度的劣化。相对而言,石灰石粉对水泥净浆的孔隙结构更有利,石英粉次之;掺白云石粉的浆体大孔比较多,而小孔较少;掺菱镁矿粉的浆体孔隙结构最差。（5）由于石灰石粉表面对Ca2+的特异性吸附,导致以此为基础生长的水化硅酸钙与石灰石粉颗粒的连接比较紧密,在水泥浆中,裂缝有沿着水泥基或者直接穿过石粉颗粒的趋势。白云石粉中的Ca CO3对Ca2+具有一定的吸附能力,其表面对水化硅酸钙的结晶生长也很有利,在水泥浆中裂缝也有沿着水泥基质开展的趋势。石英和菱镁矿粉对水化硅酸钙的生长不利,水化硅酸钙与这两种粉末的粘结也很弱,掺这两种粉末的浆体中的裂缝有沿着颗粒边缘开展的趋势,说明这两种粉末颗粒与周围水泥产物之间粘结性能差。