碱激发矿渣胶凝材料能够大量利用生铁冶炼时产生的副产物,具有能耗低、CO2排放量小以及成本低等优势,是目前最有望取代普通硅酸盐水泥的新型胶凝材料。本课题主要研究了矿渣细度以及复合激发剂对CaO激发矿渣基胶凝材料的调控作用,系统考察了矿渣细度的变化和激发剂种类对CaO激发矿渣基胶凝材料水化反应特性和水化产物的影响规律,为碱激发矿渣基胶凝材料的推广应用提供了理论依据和技术支撑。CaO作为矿渣激发剂单独使用时,能够有效激发矿渣的潜在水化活性,但单独采用CaO作为激发剂制备的矿渣基胶凝材料存在着水化反应诱导期长、水化固结体早期强度发展缓慢以及后期抗压强度低的问题。采用CaO作为矿渣激发剂时,其用量是影响矿渣基胶凝材料水化反应进程的关键因素。抗压强度测试结果表明,CaO的最优用量为胶凝材料总质量的5%。在CaO用量为5%,矿渣比表面积为353m2/kg的情况下,采用0.5的水灰比以及1:3的灰砂比制备的砂浆试样,养护3天、7天和28天后的抗压强度分别达到6.5MPa、14.6MPa和22.3MPa。在CaO用量不超过5%时,CaO用量的增加提高了水化固结体孔溶液的pH以及矿渣的反应程度,促使水化浆体中生成了更大量的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和类水滑石(Ht)相水化产物,进而提高了试样的抗压强度。TGA和SEM测试结果表明,当CaO用量超过5%后,过量Ca(OH)2的存在会抑制水化产物的生成,并且会降低水化固结体的致密程度,导致了抗压强度的下降。另外,NMR测试结果表明,CaO用量的增加能够在一定程度上提高C-S-H凝胶聚合链的长度,但当CaO用量超过5%后,此影响变得不再显著。通过调整矿渣细度的方法能够实现对CaO激发矿渣基胶凝材料水化反应特性的调控。矿渣比表面积的增大提高了体系中小于5μm和20μm矿渣颗粒的含量,加快了矿渣的水化反应速率,并促进了C-S-H凝胶和Ht相的生成,从而提高了水化固结体的抗压强度。测试结果表明,当矿渣比表面积达到513m2/kg后,矿渣的反应程度几乎不再随比表面积的增大而增加。在CaO用量为5%,矿渣比表面积为513 m2/kg时,采用0.5的水灰比以及1:3的灰砂比制备的砂浆试样,养护3天、7天和28天后的抗压强度达到15.0MPa、22.9MPa和33.2MPa,较矿渣比表面积为353 m2/kg时分别提高了 1 31%、57%和49%。另外,矿渣比表面积的增大对水化产物的种类没有显著影响,但提高了C-S-H凝胶中Al的结合比例,增大了C-S-H凝胶链的平均链长,对抗压强度的发展起到了积极作用。采用CaSO4作为复合激发剂时,也能够实现对CaO激发矿渣基胶凝材料水化反应特性的调控。抗压强度测试结果表明,在CaO用量为胶凝材料总质量5%时,CaSO4的最佳掺量为胶凝材料总质量的5%。矿渣比表面积为513m2/kg,采用0.5的水灰比以及1:3的灰砂比制备的砂浆试样,养护3天、7天和28天后的抗压强度达到20.4MPa、32.8MPa和43.1MPa,较未添加CaSO4的试样分别提高了 3 6%、43%和30%。CaSO4的加入促使体系中生成了大量棒状钙矾石交织并聚集在矿渣颗粒的孔隙之间,起到了良好的增强作用。但当CaSO4用量超过5%后,尽管由于大量钙矾石的生成提高了水化固结体的非蒸发水含量,但C-S-H凝胶生成量的减少却导致水化固结体抗压强度不断降低。另外,CaSO4的加入抑制了水化固结体中Ht相的生成,而且增大了 C-S-H凝胶的Ca/Si比,同时还缩短了 C-S-H凝胶的平均链长并降低了 C-S-H凝胶中Al的结合量。通过研究,提出了采用控制矿渣细度和CaSO4复合激发剂调控CaO激发矿渣基胶凝材料水化反应特性的方法,阐明了矿渣细度和CaSO4复合激发剂对CaO激发矿渣基胶凝材料水化反应特性的影响规律,研究结果对于碱激发矿渣基胶凝材料的推广应用提供了理论依据。