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在我国广阔的北方地区，冬季时间漫长，气候比较寒冷，这对北方地区应用于低温施工的抢修抢建工程胶凝材料提出了更高的要求：快凝、早强、低温环境下持续水化等。碱矿渣胶结材在常温下凝结硬化快、早期强度高，在低温环境下具有开发潜力和研究价值。而激发剂种类及掺量等相关基本参数对碱矿渣胶结材抗压强度发展的影响不清楚、对低温养护引起抗压强度降低的原因不明确、缺少提升早期强度的文献报道。因此，明确其低温水化硬化行为并利用有效技术措施提升其早期强度、开发低温早强型碱矿渣胶结材是解决上述问题的重要课题。
本文研究了激发剂类型、碱当量、水玻璃模数等因素对低温环境下碱矿渣胶结材抗压强度的影响，采用电阻率和水化程度分析了水化行为，结合压汞法和背散射图像分析了早期微观结构变化。在此基础上，通过改变矿渣细度或引入多种掺合料来研究其对早期强度的影响，结合内部温度变化、XRD、TG、MIP和背散射图像分析了早期强度提升的原因；最后，使用成熟度方法研究了环境温度与抗压强度发展的关系，预测了低温环境下的早期强度发展。所得主要结论为：
①5℃养护时，早期矿渣水化程度降低、颗粒与水化产物搭接不紧密、孔径粗化且总孔隙率增加，导致早期强度降低，碱矿渣砂浆1d抗压强度低于8MPa，仅为同龄期20℃养护的1/3左右；而NaOH激发矿渣的水化程度高于水玻璃激发的结果，但水玻璃制备的碱矿渣砂浆抗压强度较高，总孔隙率较低；同条件下，选择模数为2.0的水玻璃可使其在早期获得较高的抗压强度。
②增加矿渣细度，添加合理掺量的水泥熟料、高强硫铝酸钙水泥、Ca(OH)2、CaO、纳米SiO2等掺合料可以不同程度上提高碱矿渣砂浆早期强度，提升效率在8%-43%之间，其中，内掺15%水泥熟料效果最好，砂浆6h和24h抗压强度分别可提升35%和43%至15.8MPa和22.1MPa；并且，水泥熟料和CaO等掺合料还能促进28d抗压强度发展。
③掺入水泥熟料、CSA、CaO或CaCl2能降低碱矿渣胶结材早期的总孔隙率、改善微观结构，并在早期水化时生成新相，新相与掺合料种类有关，但不会改变后期水化产物组成；掺15%水泥熟料可以明显加快早期放热速率，增加早期C-S-H凝胶产物量。引入的掺合料在提升浆体内部温度、增加水化产物量、降低孔隙率或优化微观结构等方面发挥作用，提高了碱矿渣在低温环境下的早期强度。
④在一定误差范围内，可以使用成熟度理论预测碱矿渣砂浆在低温环境下的早期抗压强度发展，预测的抗压强度结果较为准确。
本文研究了激发剂类型、碱当量、水玻璃模数等因素对低温环境下碱矿渣胶结材抗压强度的影响，采用电阻率和水化程度分析了水化行为，结合压汞法和背散射图像分析了早期微观结构变化。在此基础上，通过改变矿渣细度或引入多种掺合料来研究其对早期强度的影响，结合内部温度变化、XRD、TG、MIP和背散射图像分析了早期强度提升的原因；最后，使用成熟度方法研究了环境温度与抗压强度发展的关系，预测了低温环境下的早期强度发展。所得主要结论为：
①5℃养护时，早期矿渣水化程度降低、颗粒与水化产物搭接不紧密、孔径粗化且总孔隙率增加，导致早期强度降低，碱矿渣砂浆1d抗压强度低于8MPa，仅为同龄期20℃养护的1/3左右；而NaOH激发矿渣的水化程度高于水玻璃激发的结果，但水玻璃制备的碱矿渣砂浆抗压强度较高，总孔隙率较低；同条件下，选择模数为2.0的水玻璃可使其在早期获得较高的抗压强度。
②增加矿渣细度，添加合理掺量的水泥熟料、高强硫铝酸钙水泥、Ca(OH)2、CaO、纳米SiO2等掺合料可以不同程度上提高碱矿渣砂浆早期强度，提升效率在8%-43%之间，其中，内掺15%水泥熟料效果最好，砂浆6h和24h抗压强度分别可提升35%和43%至15.8MPa和22.1MPa；并且，水泥熟料和CaO等掺合料还能促进28d抗压强度发展。
③掺入水泥熟料、CSA、CaO或CaCl2能降低碱矿渣胶结材早期的总孔隙率、改善微观结构，并在早期水化时生成新相，新相与掺合料种类有关，但不会改变后期水化产物组成；掺15%水泥熟料可以明显加快早期放热速率，增加早期C-S-H凝胶产物量。引入的掺合料在提升浆体内部温度、增加水化产物量、降低孔隙率或优化微观结构等方面发挥作用，提高了碱矿渣在低温环境下的早期强度。
④在一定误差范围内，可以使用成熟度理论预测碱矿渣砂浆在低温环境下的早期抗压强度发展，预测的抗压强度结果较为准确。