以普通硅酸盐水泥为主要原材料的混凝土结构在大规模开展的基础设施建设中占据相当高的比例,随之产生的环境污染问题日益严重;于此同时,工业生产过程中产生的工业废料对生态环境的影响不容忽视。基于上述现实情况,可以充分消耗工业废料的“零”水泥碱激发矿渣/粉煤灰混凝土有望解决生产建设和工业发展与环境保护之间的矛盾。不同于传统混凝土材料,碱激发胶凝材料具有快速凝结的突出性能,使其在遭受动力冲击而导致破坏的混凝土结构快速抢险工程中可发挥出显著优势。而也正是由于碱激发胶凝材料具有过早凝结硬化的特点,使其应用多被局限于预制混凝土商品。为了促进碱激发胶凝材料在实际工程中的广泛应用,以碱激发胶凝材料现存的应用难点为切入点,从凝结过程和凝结机制出发,对具有潜在缓凝效应的缓凝剂进行优化筛选,进而有效延长新拌碱激发胶凝材料的凝结时间。在此基础上,对碱激发胶凝材料混凝土的静力与动力性能开展试验分析研究,包括材料性能、基本力学性能、基于应变率的冲击响应、钢筋-激发胶凝材料混凝土的粘结性能以及碱激发胶凝材料混凝土简支梁的受弯性能和动态冲击响应,并提出相关机理性分析与计算方法。首先,通过传统测试方法筛选能够延缓碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料凝结固化过程的有效缓凝成分。在此基础上,利用低场核磁共振测试技术分析研究缓凝成分对碱激发矿渣胶凝材料凝结硬化过程的影响,并结合浆体针入度测试结果和温度的发展变化剖析凝结硬化过程。基于对试验数据的理论分析,揭示了由硝酸锌和葡萄糖酸钠组成的复合缓凝剂的作用效果与机理,并提出“浇筑临界时刻”以及类比于普通硅酸盐水泥水化过程的四个不同时期:溶解期、凝结期、加速期和硬化期。其次,以碱激发矿渣/粉煤灰砂浆为研究对象,使用水淬矿渣(水渣)等体积代换河砂作为细骨料制备砂浆试件,以新拌砂浆的凝结时间、流动性能、流变性能、硬化砂浆的强度、自收缩、干燥收缩以及微观孔隙结构等指标评价水渣用量对于碱激发矿渣/粉煤灰砂浆体系综合性能的影响。研究发现水渣的使用在不同方向和程度上影响着碱激发矿渣/粉煤灰砂浆的性能:随着水渣在细骨料体系内用量的增加,新拌砂浆的工作性能随之降低、凝结时间随之缩短;水渣的使用使得硬化砂浆的早期强度显著降低,但随着养护龄期的延长,水渣对力学性能影响的差异逐渐缩小;水渣的用量变化改变了硬化砂浆的微观毛细孔结构,进而影响了硬化砂浆的干燥收缩值。研究结果表明使用水渣制备碱激发矿渣/粉煤灰砂浆具有可行性,验证了在碱激发胶凝材料中使用水渣作为细骨料的适用性。再次,基于碱激发矿渣/粉煤灰混凝土的基本配合比,使用不同体积的水渣代替河砂作为细骨料制备混凝土,研究碱激发矿渣/粉煤灰混凝土的基本力学性能。通过静力轴心受压试验和静力轴心拉伸试验,获得峰值应变、极限应变、弹性模量、泊松比等基本力学性能指标,并提出碱激发矿渣/粉煤灰混凝土本构关系模型。通过SHPB冲击试验得到不同应变率引起的碱激发矿渣/粉煤灰混凝土动态冲击响应,包括峰值强度、极限应变、动力放大系数、应力-应变关系以及能耗水平,建立了预测碱激发矿渣/粉煤灰混凝土动力放大系数的计算模型。继而,通过对48个中心拉拔试件和16个梁式拉拔试件进行试验研究,得到混凝土类型、钢筋直径、保护层厚度、粘结长度和箍筋间距等参数对于钢筋-碱激发矿渣/粉煤灰混凝土粘结性能的影响,并获得了粘结应力-滑移关系以及不同阶段粘结应力沿粘结长度的变化规律。研究发现钢筋与碱激发矿渣/粉煤灰混凝土之间协同工作性能优于传统钢筋混凝土结构。对比分析表明胶凝材料中较高的Ca O含量会降低碱激发矿渣/粉煤灰混凝土与钢筋之间的极限粘结强度。提出了以混凝土劈裂抗拉强度为基本参数的钢筋-碱激发矿渣/粉煤灰混凝土极限粘结强度计算模型。进而,以纵向受拉钢筋配筋率为变量,制备了6根碱激发矿渣/粉煤灰混凝土简支梁。通过四点弯曲静力加载试验研究了梁的静力受弯性能,获得了与不同受拉纵筋配筋率水平相对应的试验梁破坏模式、裂缝分布模式、荷载-挠度关系和能耗水平等。根据碱激发矿渣/粉煤灰混凝土的材料特性,提出了分别适用于分析碱激发矿渣/粉煤灰混凝土梁在开裂时刻和极限状态条件下的混凝土应力发展简化模型。基于所提出模型对试验梁进行截面内力分析,获得了适用于碱激发矿渣/粉煤灰混凝土梁的适用性验算和承载力计算方法。最后,完成了对10根碱激发矿渣/粉煤灰混凝土简支梁的跨中单点静力加载和落锤冲击试验。获得了碱激发矿渣/粉煤灰混凝土梁的冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线以及水平位移时程曲线,定量分析了碱激发矿渣/粉煤灰混凝土受弯构件在动力冲击荷载作用下的响应。