水泥产量的日益增加不仅造成资源、能源的大量消耗，而且对环境产生极大的危害。传统水泥的生产已有近180年的历史，始终以消耗优质的石灰石矿产资源为代价。目前我国的优质石灰石资源已不足40年生产之需，从可持续发展的战略出发，利用贫矿生产水泥是今后的重点发展方向。采用普通水泥配制的现代混凝土的耐久性是人们十分关注的课题，而贫矿生产的以贝利特为主晶相的水泥在耐久性方面明显优于普通水泥。高贝利特水泥的优点是节省资源(可利用贫矿)、能源(具有明显的节能效果)、减少污染(有害气体排放量低)及可配制高耐久性混凝土，但其最大的缺点是早期强度偏低。本文采用异离子掺杂固溶改性技术对C2S进行结构改性。根据离子的固溶型式从热力学角度分析计算了不同异离子对C2S的稳定作用，从结晶化学角度分析了不同异离子在C2S结构中的置换作用。通过试验测定了不同异离子单掺入及复掺入C2S中对其活性的影响，得出了复掺效果优于单掺的结论。采用f-CaO、折光率变化等参数的测定，对离子的固溶型式及极限固溶量进行了试验分析，得出了异离子在C2S结构中的固溶型式、固溶后对C2S结构改善及异离子在C2S中的极限固溶量等参数，并提出了BaSO4在C2S中固溶的方程。在对改性C2S结构进行测定的基础上，提出了C2S活化的新观点。论文还针对高铁煅烧体系中，Fe3+的存在状态、Fe3+对煅烧过程液相影响及Fe3+对C3S和C2S结构的影响进行了测定分析，得出了Fe3+在高贝利特水泥熟料中的存在形式。 论文对高贝利特水泥的烧成工艺进行了详尽的试验分析。分别试验分析了KH、SM、IM、BaSO4掺量及冷却速度等参数对烧成过程的影响，并对各参数进行了正交试验分析，得出了各参数在烧成过程中的影响程度，确定了最佳的工艺参数。通过试验，对BaSO4在高贝利特水泥熟料烧成系统的作用进行了分析，得出了其对液相粘度、CaCO3分解等影响作用的结论，确定了BaSO4的适宜掺量。采用了活性硅质料进行工业化生产配料，通过结构测定分析了活性硅质料在烧成过程中的作用。 针对高贝利特的物料体系，论文对其烧成动力学进行了研究，得出了高-Ⅰ-贝利特水泥熟料烧成与普通水泥熟料烧成具有不同动力学机制的结论。从而从理论上证明了高贝利特水泥具有节能效果。 论文采用工业化生产的高贝利特水泥进行了高性能混凝土的配制研究，并对其耐久性进行了全面系统的研究，发现高贝利特水泥具有需水量低、水化热低、水化放热峰推迟及混凝土坍落度经时损失小等一系列特点。特别适合泵送工艺及大体积混凝土应用。同时发现熟料中C2S晶型发生很大变化，某些晶面间距明显加大，某些晶面衍射峰强度倒置，某些晶面衍射峰消失，说明高贝利特水泥熟料中C2S的晶型与普通水泥熟料中C2S产生很大变化，这是高贝利特水泥早期活性得到改善的根本原因。 论文针对高贝利特水泥配制高性能混凝土力学性能及耐久性进行了全面试验，发现高贝利特水泥高性能混凝土具有与普通水泥高性能混凝土相近的抗冻融性、收缩性及渗透性，但早期强度略低，后期强度发展优于普通水泥混凝土。同时高贝利特水泥高性能混凝土抗拉极限变形较大，具有较好韧性。通过对混凝土抗裂能力的评价，得出了高贝利特水泥高性能混凝土抗裂性明显优于普通水泥高性能混凝土，为解决目前高性能混凝土普遍开裂的问题找到了一条途径。