水泥作为一种低廉性能可靠的建设用基础材料，大量应用于工业以及民用建筑等工程。但是，传统的水泥在生产过程中不仅要消耗了大量的资源和能源，同时排出大量的温室气体CO2，以及NOx SOx及大量的粉尘，给生态环境造成了很大的污染。如果按照目前的水泥生产状况继续发展，将对大气环境造成的影响是灾难性的。寻找一种新型可以大量利用业废渣及其它新型低成本的混合材，少用或不用硅酸盐熟料来生产水硬行胶凝材料部分替代普通水泥使用，对于减少水泥工业生产过程中CO2等污染气体的排放，以及降低水泥生产工程中的能源消耗，实现水泥生产的生态化具有十分重要的意义。　　 本文在系统地研究了大掺量石灰石混合料对不同类型的水泥性能影响的基础上，在少量熟料或无熟料情况下，以不超过65％的石灰石为主要原材料，添加部分矿渣、石膏等原料制备了力学性能符合GB/T3183-2003国家标准的新型石灰石矿渣水泥。该研究成果可以显著降低水泥生产的能耗，极大减少水泥生产过程中温室气体排放量，以及其它废气和粉尘的排放量，具有重大意义。　　 同时系统的研究了熟料、石灰石等组分在少熟料石灰石矿渣水泥中的主要作用。研究表明少量的熟料主要起调整水泥碱度的作用，适宜的熟料掺量，有利于提高水泥强度。而该水泥随石灰石掺量的增大，水泥强度降低。石灰石比表面积对该水泥28天强度的影响不明显，7天抗压强度随比表面的增加稍有增加。少量的石膏掺量，对水泥强度影响较小。当石膏掺量高于7％后，水泥强度开始出现明显下降的趋势。水泥标准稠度则随石灰石掺量的减少和矿渣掺量的增加呈增大的趋势，同时水泥凝结时间也稍有延长。在其它条件不变，改变矿渣的细度，水泥标准稠度用水量降低，凝结时间缩短，强度逐渐增加。而水泥的初凝及终凝时间则随石灰石比表面积的增加而呈现减少趋势。同时水泥的标准稠度则随石灰石比表面积的增加而增加。　　 钢渣对无熟料石灰石矿渣水泥的强度有重要的作用，适宜的钢渣掺量可以提供恰当的碱度条件，有效激发矿渣水化活性，有利于水泥强度的发挥；而过量的钢渣掺量则使水泥浆体中碱度过高，造成钙矾石晶体膨胀破坏，不利该水泥强度的发展。同时研究了不同碱性外加剂的影响，结果显示掺加少量的碱有利于水泥早期强度的提高，过高的碱含量对水泥后期强度明显不利。而该水泥中各组分对水泥性能的影响的研究结果，表明石灰石掺量的增加不利于水泥的强度增加，水泥中三氧化硫含量的增加有利于水泥早期强度的发挥，后期强度只在三氧化硫超过6.00％左右，开始出现小幅降低现象。同时通过水泥净浆膨胀性能测定，表明在本研究范围内高含量的三氧化硫不会对无熟料水泥石的结构造成钙矾石膨胀破坏。　　 通过石灰石与惰性石英宏观力学强度对比实验，证明石灰石为具有一定水化活性且具有良好水化加速作用的混合材。石灰石一方面与铝酸盐发生水化反应，生成水化碳铝酸钙产物，有利于水泥强度的增加，而另一方面促使水化硅酸钙凝胶在石灰石颗粒界面异相成核，使水泥石结构致密，水泥强度提高。　　 无熟料石灰石矿渣水泥具有良好的抗硫酸盐腐蚀能力，同时该水泥的收缩率较普通硅酸盐水泥小。并且无熟料石灰石矿渣水泥和一般碱矿渣水泥不同，具有良好的抗风化能力，其水泥在室内敞开保存三个月的条件下，水泥强度几乎没有降低的现象。　　 在上述宏观性能研究基础上，利用XRD、SEM等测试技术，深入研究了上述各种石灰石水泥水泥浆体水化产物的组成及微观结构特征。实验结果表明，石灰石是具有一定活性的混合材，石灰石一方面与铝酸盐发生水化反应，生成水化碳铝酸钙产物，而另一方面促使水化硅酸钙凝胶在石灰石颗粒界面异相成核，使C-S-H凝胶加速生成，其反应生成的水化物大大改善了石灰石与水化产物界面的粘接力，使石灰石和水化产物结合紧密。水泥水化形成水化硫铝酸钙和水化碳铝酸钙，以及硅酸钙凝胶将大量的石灰石颗粒粘接在一起，形成一个三维的空间网络结构。当石灰石颗粒被水化产物包裹后，后期主要由矿渣继续水化形成C-H-S凝胶进一步填充孔隙，继续增加了石灰石颗粒之间的粘结，使之形成了致密的整体，使强度进一步提高。