改性镁渣作为一种新型胶凝材料,若能合理有效地应用于矿山充填,这对矿山行业可持续发展具有重要意义。因而,改性镁渣基充填材料的探索和研究是势在必行的。改性镁渣基充填材料是以改性镁渣和粉煤灰作二元胶凝体系,风积沙为细骨料,制备出一种新型的全固废充填材料。此设计理念符合环保,固废利用,经济实用的原则,可为矿用充填材料的选择提供一条绿色途径。本研究运用室内试验与理论分析相结合的研究方法,对改性镁渣基胶凝材料的制备及性能评价和改性镁渣基充填材料的微结构特性展开一系列研究。首先,对改性镁渣基胶凝材料的基本性能进行研究,运用无量纲分析和多元线性回归分析对两个重要指标强度和坍落度进行评价,选取最优方案,掺入风积沙,对改性镁渣基充填材料的孔结构演变规律和力学性能进行研究,探究分形维数与孔结构参数、单轴抗压强度之间的关系,最后,通过观察形貌和分析水化产物,揭示孔结构与宏观力学强度变化的作用机理。得出的主要结论如下:（1）改性镁渣胶凝材料的基本性能受水灰比和粉煤灰掺量影响较大。其中,单轴抗压强度随水灰比增加而降低,随粉煤灰掺量增加呈现先增后减的趋势;随水灰比增加,坍落度增大,初终凝时间分别延迟约3h和2.25h,随粉煤灰掺量增加,初终凝时间分别延迟了 6h和7.5h,坍落度增大,但增大幅度变小。（2）利用无量纲分析比较,粉煤灰掺量是影响胶凝材料强度的主要因素,而水灰比是影响胶凝材料坍落度的主要因素。并探讨不同自变量对单轴抗压强度和坍落度相互作用,对自变量进行参数估计,建立回归模型,运用SPSS进行二元线性回归分析,得到不同养护时间下的线性回归方程,并对预测值和实测值进行线性拟合,结合实际配比方案,最后给出粉煤灰的最佳掺量为15%和水灰比为0.40。（3）改性镁渣基充填试样的单轴抗压强度与质量浓度呈正相关性,与风积沙掺量呈负相关性,以28d为养护标准,风积沙掺量为60%,质量浓度为80%和82%,单轴抗压强度分别达到3.425MPa和4.145MPa,风积沙掺量40%和50%,单轴抗压强度分别达到5.776MPa和4.574MPa,满足矿山充填的力学强度要求。（4）临界孔径和阈值孔径随着质量浓度增加和风积沙掺量减少而向孔径范围小的方向迁移,有害大孔向无害小孔逐渐转变,孔隙结构细密化,孔径分布与孔隙率表现具有一致性;分形维数与孔隙率无明显的函数关系,分形维数与特征孔径、单轴抗压强度存在良好的相关性,其中,分形维数与特征孔径均呈负线性相关,与单轴抗压强度呈正相关性;此外,孔隙率与单轴抗压强度存在负线性关系。（5）运用微观形貌和水化产物分析,可观察到絮状的C-S-H凝胶,层状的Ca（OH）2,细针状的AFt以及未水化的粉煤灰颗粒等;借助XRD、FTIR、TGA等测试手段定性分析了水化产物的衍射峰强度、化学键的迁移以及质量损失变化特征。