超细水泥可以渗透到微细裂隙，其渗透性几乎可以与化学浆材媲美。但是超细水泥流变性能差，抗侵蚀能力弱，严重妨碍了它的应用与发展。超细高性能灌浆水泥(Micro-fine high performance grouting cement，简称MHPGC)是灌浆材料的发展方向，论文通过对MHPGC渗透机理、流变性能、物理力学性能、耐久性和微观结构的系统研究，揭示了材料的组成、结构与性能的相关规律，并运用群子理论对MHPGC进行了研究，为超细高性能灌浆水泥材料的设计、制备与应用提供了重要的理论依据。 论文通过对水泥基材料的灌浆充填机理及影响因素的研究，提出了MHPGC的设计原则。材料的组成与性能关系的研究表明，粉煤灰具有优异的减水功能，能显著改善超细水泥浆体的流变性能；以粉煤灰为主的复合混合材对超细水泥具有超叠加减水效应，它们改善超细水泥浆体流变性能的作用机理是“静电斥力作用、滚珠作用和填充分散作用”，其作用程度的大小分别取决于材料的表面电位、形貌特征、颗粒级配；通过优化材料的组成，调整水泥水化物的组成与晶胶比，充分利用超细水泥和粉煤灰复合混合材的次第水化特性，不仅能提高超细水泥的流动性，而且能制备出高强水泥石，以粉煤灰复合混合材取代超细水泥45-50%，其水泥石的强度仍然可以达到甚至超过纯超细水泥浆体的强度，且材料的体积稳定性好，抗渗能力强。 论文采用热分析技术、XRD、SEM、EDXA、MIP等测试手段对材料的结构与性能的关系进行了研究。研究表明超细水泥水化速率快，28d已基本水化完全，水泥石中的CH的含量高，且随水化龄期的延长而增加，这是其抗侵蚀能力差的主要原因：MHPGC水泥石中CH的含量低，且随水化龄期的延长逐渐减少，MHPGC水泥石中的C-S-H凝胶的Ca/Si也低于纯超细水泥浆体中的Ca/Si。微观分析表明采用复合技术制备的MHPGC材料水化早期生成的钙矾石中心质群子形成了空间网状结构，由此提高了早期强度，而且随着水化的进行水化产物不断的填充于网络结构空间，形成类似于纤维增强的复合材料结构；另外粉煤灰复合材料发生二次水化使水泥石更进一步密实，因此采用复合技术制备的MHPGC材料早期和后期强度都显著提高。在水泥浆体与岩石的界面过渡区，超细水泥浆体中的CH择优取向度明显，且其取向度大于普通硅酸盐水泥浆体中的CH取向度；MHPGC在界面区CH的择优取向度小；超细水泥和MHPGC材料在界面 武汉理工大学博士学位论文区的CH晶粒尺寸均大于基体中的CH尺寸，但是无论是在界面还是在基体MHPGC浆体的Cfl的晶粒尺寸均小于超细水泥的CH的晶粒尺寸。 论文运用群于理论对超细高性能灌浆水泥进行了研究，材料的性质决定于各级各类群子的竞争作用。水泥浆体的流变性能主要取决于水泥群子的“凝聚与分散”两种竟争作用，任何影响浆体流变性能的因素都是通过改变水泥群子双方的竞争能力来实现。水泥石的中心质群子一孔也是通过“大孔群聚、小孔群聚、以小孔为主的群聚、以大孔为主的群聚”四种竞争过程来影响水泥石的性能，任何影响孔分布的因素都是通过改变水泥石的孔群子四种竞争过程来实现。水泥水化其实就是“反应物和生成物所构成的群子竟争能力随时间变化的过程”，任何影响双方竟争能力的因素均会影响水化动力学的进程；因此，群子统计理论也可以用于材料的水化动力学研究。运用群子统计理论还可以建立各种因素对材料性能影响的群子统计模型，这样更有利于指导材料的优化设计。 论文在MHPGC材料的组成、结构与性能关系系统研究的基础上，制备出了适用于三峡大坝基础灌浆用的超细高性能灌浆水泥，该材料具有流动性能好。强度高、变形能力大、抗侵蚀能力强、性价比高等特点。