水泥是国民经济重要的基础原料。水泥生产不仅会消耗矿产资源,而且排放大量CO2,严重影响生态环境。为此,利用工业废渣,钢渣、矿渣以及钡渣等工业固废制备低碳胶凝材料,代替硅酸盐水泥用于建筑施工,对于保护生态环境、助力实现“碳达峰碳中和”具有重要意义。首先,通过物料协同及物理激发、化学激发相结合的方法激发钢渣、矿渣活性,同时发挥钡渣碱性激发和组分协同作用,强化复合体系的水化反应。探究了脱硫石膏、铝酸钙、元明粉等助剂对体系水化过程的影响,并通过正交优化实验确定钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料的配比为:钢渣25.1%、矿渣50.2%、钡渣10%、煅烧脱硫石膏11%、铝酸钙3%、元明粉0.75%,钢渣、矿渣及钡渣比表面积分别为443 m~2·kg-1、450 m~2·kg-1和350 m~2·kg-1。此时,胶凝材料3 d抗折强度4.7 MPa,抗压强度25.5MPa,28 d抗折强度5.3 MPa,抗压强度39.1 MPa。其次,通过加入晶种来进一步强化胶凝体系水化过程,旨在提高体系早期强度。本文制备了两种晶种:一种是硅酸盐水泥预水化产物（晶种I）,另一种是固废基胶凝材料预水化产物（晶种II）。探究了晶种及其制备条件对体系水化过程的影响,结果表明:预水化温度为75℃,预水化时间为24 h的晶种Ⅱ对体系胶凝材料力学性能贡献显著,当晶种Ⅱ掺量为4%时3 d抗压强度提高了16.9%,28 d抗压强度提高了9.5%。对钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料的应用性能（环境温度适用性）进行了探究。结果表明,本胶凝材料具有较好的低温性能,但高温条件下性能较差,超过75℃时,产品力学性能有所降低。通过XRD、FT-IR、SEM对胶凝材料水化产物及水化硬化机理进行了分析研究。结果表明:胶凝材料的主要水化产物为钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）。钢渣-矿渣-钡渣胶凝材料水化硬化过程主要包括三个阶段:硅氧四面体解离、水化产物生成以及材料重聚凝结。在整个水化过程中存在物料间、物料与激发剂间、水化产物间以及水化产物与未水化部分之间等多种协同效应。晶种Ⅱ的加入虽然没有改变水化产物的种类,但明显加快了AFt和C-S-H的生成速率,针棒状的AFt充填在C-S-H中,使体系内部结构更加密实,有助于体系早期强度的改善。对钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料进行环境影响和经济分析。与硅酸盐水泥相比,该胶凝材料可消纳大量工业废渣,大幅度减少CO2排放、降低生产成本,环境效益和经济效益显著。