水化硅酸镁（MgO-SiO2-H2O）胶凝体系是一种新型绿色低碳胶凝体系,因其具有高强度、低碱度、高触变性和耐海水腐蚀等特点,在核废料固封、重金属离子吸附、3D打印材料制备和海洋工程材料等特殊领域存在较高的应用潜力。但是,水化硅酸镁水泥在硬化后会出现体积变形较大和容易开裂的问题,导致其力学性能和耐久性能的劣化,限制了该体系进一步的应用和发展。本课题拟针对这一问题,对MgO-SiO2-H2O（MSH）体系的体积稳定性能进行系统性的研究。通过非接触法测量了水化硅酸镁体系在浸泡、干燥和密封条件下的体积稳定性能,并与普通硅酸盐水泥（OPC）体系进行了对比。结合不同的微观测试手段,定量研究了水化硅酸镁体系的水化产物物相变化规律和体积变化机理。尝试建立水化硅酸镁体系的收缩预测模型并提出了控制水化硅酸镁体系体积变化的方法。最后,探究了水灰比、镁硅摩尔比以及环境相对湿度等关键因素对水化硅酸镁体系体积稳定性的影响规律。主要的研究结论如下:1.水化硅酸镁体系在浸泡条件下表现为膨胀变形,在干燥和密封条件下主要表现为收缩变形,在干燥后期会出现小幅膨胀。水化硅酸镁体系在三种不同固化条件下的线应变变化均呈现前期增长较快,后期逐渐变缓的趋势,但是应变发展速率、时间和应变大小各不相同。2.对照实验表明,水化硅酸镁体系在不同固化条件下的体积稳定性均显著低于普通硅酸盐体系。其中,浸泡条件下的28天膨胀率约为OPC体系的30倍;干燥条件下的28天收缩率约为OPC体系的3倍;密封条件下的28天收缩率约为OPC体系的38倍。N2吸附测试表明,水化硅酸镁体系的孔径细化程度高于普通硅酸盐体系,水分得失导致的表面张力变化更明显,从而产生更大的形变。根据《ASTM C1608-17》标准测得的水化硅酸镁体系的早期化学收缩值约为0.04ml/g,和OPC体系类似,但大于理论计算值。3.利用定量XRD、热重、固态核磁共振等测试方法探究了水化硅酸镁体系的膨胀变形机理。结果显示,水化初期MgO的消耗量和膨胀率呈良好的线性关系,其体积膨胀的原因主要是MgO水化生成Mg（OH）2产生的固相膨胀。而水化后期MgO消耗殆尽,M-S-H凝胶相含量增加,体积膨胀的主要原因是水分子进入凝胶颗粒间产生的粒子间斥力。4.利用定量XRD、热重、SEM等测试方法探究了水化硅酸镁体系的收缩变形机理。研究显示,导致水化硅酸镁体系在干燥和密封条件下体积收缩较大的原因很多,包括内部相对湿度的快速下降、微细孔的坍缩和早期弹性模量较低等。根据XRD定量分析和SEM测试结果可知,干燥条件下MgO的延迟水化和Mg（OH）2晶体的析出对收缩的补偿作用更明显,但对抗压强度和后期体积稳定性不利。5.基于毛细孔张力理论,计算了MSH砂浆在密封条件下产生的自生收缩应变,预测结果和实测数据偏差较大。对模型预测偏差进行了分析和讨论,证实了自干燥作用并不是MSH自生收缩的唯一机制。结合之前的研究,提出了空间水化力和蠕变两种机制,从理论上解释其对水化硅酸镁体系收缩变形的影响。最后通过经验公式回归分析的方法预测了MSH体系的自生收缩,结果显示预测值和实测值较为吻合。6.探究了水灰比、镁硅摩尔比、环境相对湿度和预养护时间四种因素对水化硅酸镁体系体积稳定性的影响和作用规律。结果表明:水灰比的增加会导致MSH体系体积稳定性下降;镁硅摩尔比的增加会导致MSH体系体积稳定性提高;环境相对湿度的降低减小了MSH体系的收缩率;早期（前3天）预养护时间的增加可以显著降低MSH体系的干燥收缩变形,而后期养护时间的延长反而会小幅增加收缩变形。