在普通硅酸盐水泥基础上，面向低水胶比、高流态的现代混凝土要求，建立水泥超胶凝化的低能耗、在线设计方法及技术体系。其目的是解决现代混凝土要求与通用技术存在的重大问题：混凝土中存在20%~40%的未充分水化的水泥，其胶凝效率不能充分发挥；当水胶比低于0.437时，不能完全水化的水泥熟料，仅作为骨料填充而造成巨大的浪费；未水化的水泥会在混凝土的界面过渡区产生氢氧化钙富集，导致混凝土耐久性恶化等。基于上述问题，本文提出了一种全新的面向混凝土应用的水泥在线加工理论和技术。依托国家973重点基础研究发展规划和国家自然科学基金（51178363）等项目，基于颗粒整形与精修、级配调控与优化、表面改性与电荷平衡等技术，针对水泥的低碳制备、表面改性和胶凝效率的提升进行系统研究。通过水泥进行加工，提高水泥的胶凝效率，减少高资源、能源消耗和高碳排放的水泥熟料的用量，改善混凝土界面过渡区，提升混凝土耐久性。本文主要成果和创新点如下：1、基于粒度分布函数和分形理论，突破传统粉磨效率低、能耗高的问题，建立面向混凝土应用的水泥低能耗在线加工制备技术。突破粉磨效率低、大部分能耗转化为热量散失的传统粉磨方式，创造性的提出采用微研磨介质（M）对普通硅酸盐水泥（C）进行加工，，建立面向混凝土应用的低能耗水泥超胶凝化系统理论和关键技术。基于正态、对数、高登-舒曼、罗逊-莱蒙勒分布函数和粒度分形维数理论，采用两种粉磨方式，对三种物料体系（C、M和CM）的颗粒粒径（频度分布和累计分布）、特征参数（D50、D10、D25、D75和D90）和粒度分形维数D进行系统研究，建立高效率、低能耗水泥超胶凝化的理论基础。实验条件下，当颗粒粒径D50为8um时，与采用传统粉磨技术处理普通水泥相比，添加5%的M处理10min和添加20%的M处理5min，单位质量粉磨能耗分别降低29.83%和58.33%；当颗粒粒径D50为7um时，添加20%的M处理10min和添加30%的M处理5min，单位质量粉磨能耗分别降低37.50%和64.29%。2、基于IPP图像技术、分形原理和电子层理论等理论，面向低水胶比、高流态混凝土要求，针对水泥颗粒粒径减小，团聚加剧的问题，建立水泥超胶凝化表面改性和调控技术。通过不同种类和掺量的表面改性剂等处理，对水泥浆体的絮凝结构的分形维数、颗粒表面电位和流变性能进行调控。实验条件下，超胶凝水泥浆体的分形维数1.2~1.4，水化60min的ζ电位-60mW~-30mW，剪切速率为100r/s-1时，剪切应力320pa~500pa，黏度4.00pa·s~5.00pa·s。而普通水泥的分形维数为1.4632，剪切速率为100r/s-1时，水化60min的ζ电位为-0.89mW，剪切应力为579.27pa，黏度为9.45pa·s。超胶凝水泥分形维数减少，ζ电位电负性增加，剪切应力减小，黏度降低，为其应用于低水胶比、高流态、高强和高耐久性的现代混凝土奠定理论基础。通过对超胶凝水泥表面改性和调控，建立水泥颗粒分形维数-ζ电位-流变性能模型，形成水泥分散技术与理论基础，建立快速评价和分析颗粒分散程度的方法。3、基于超胶凝水泥的水化产物、水化程度和界面过渡区特征，建立超胶凝水泥水化理论与模型，为超胶凝水泥应用于高强和高耐久性的现代混凝土奠定理论基础。采用XRD、SEM和DTA-TG等手段，分析超胶凝水泥在不同龄期、不同水胶比的水化特征和水化程度，建立超胶凝水泥水化理论与模型。与普通水泥相比，同等实验条件下，超胶凝水泥在水化1d的水化程度明显提高19.05%，水化3d的水化程度提高22.04%，水化180d的水化程度提高达20%以上。超胶凝水泥水化产物结构更加致密，水化产物中Ca(OH)2的特征衍射峰峰值强度增加，水化产物的失重量明显增多。与普通水泥相比，实验条件下超胶凝水泥的界面过渡区的硬度提高20.95%，尺寸减小24.14%，浆体的硬度提高14.29%，水化产物结构更致密，Ca(OH)2富集现象减少，为其应用于混凝土提高强度和耐久性奠定理论基础。4、研究超胶凝水泥的在不同体系的混凝土的应用效果，建立面向混凝土的系统体系和关键技术，奠定超胶凝水泥应用和推广的理论基础。研究超胶凝水泥的在不同体系的混凝土的应用效果，建立面向混凝土应用的系统体系和关键技术。力学性能相当的情况下，单位体积混凝土中，采用超胶凝水泥和矿粉取代普通水泥，超胶凝水泥掺量为8.33%，水泥用量减少30.00%；采用超胶凝水泥和粉煤灰取代普通水泥，超胶凝水泥掺量为16.67%，水泥用量减少25.00%；采用超胶凝水泥、粉煤灰和矿粉取代普通水泥，超胶凝水泥掺量为8.33%，水泥用量减少30.00%。研究并分析超胶凝水泥的工业化应用的物料流平衡，并绘制工业化应用流程图，奠定超胶凝水泥应用和推广的理论基础和关键技术。