以混凝土为代表的水泥基材料是一种重要的土木工程材料,具有诸多优点,在过去多作为结构材料使用。随着科技水平的进步与社会的发展,各种工程应用对水泥基材料的要求不断提高,不再满足于仅作为结构材料使用,而是被赋予一定的功能,使之实现结构功能一体化。然而目前针对多功能水泥基复合材料的研究,多是将功能相掺入水泥等胶凝材料中,功能相仅存于水泥石中所占体积十分有限,且被相对“惰性”的集料隔开,无法在整个体系中均匀分布,限制了其性能的提升,如能赋予占据大部分体积的集料以相应功能使之功能化,则将大幅提高水泥基功能材料的相应性能。西南地区粉煤灰铁氧化物含量高,通过磁选能够将该高铁组分富集并分离出来,可利用其独特的电学、磁学性质制备相应的功能集料,由此增加功能相在水泥基材料中所占体积进而提高水泥基功能材料性能。论文从磁选粉煤灰中高铁组分的自身性质出发,首次研究利用磁选粉煤灰烧结制备电磁功能集料并研究其性能,特别关注其导电性能与微波吸收性能,利用该电磁功能集料制备导电功能砂浆、热电功能砂浆以及微波吸收功能砂浆,并对功能砂浆的相应性能进行研究,为水泥基功能材料性能的优化与在实际应用提供一定的理论参考。通过收集全国代表性地区的粉煤灰,并在分析其化学组成的基础上,针对磁铁矿的电学与磁学性质以及易被氧化等特点,选择在还原气氛下烧结得到导电功能集料,在惰性气氛下烧结得到微波吸收型电磁功能集料。探究了烧结气氛与烧结温度对电磁功能集料表观密度、吸水率、孔隙率以及电阻率的影响,导电型电磁功能集料的最佳制备条件为还原气氛中1150°C下,微波吸收型电磁功能集料的最佳制备条件为惰性气氛中1150°C下;利用QXRD、显微图像分析等方法探明导电功能集料的导电相为铁单质,其导电相在集料基体中分布均匀相互搭接形成了完整的导电网络,为导电集料提供了极高的导电性能;微波吸收型功能集料的主要微波吸收相为磁铁矿,利用电磁参数测试手段探明其引起的微波损耗主要以磁损耗为主,且随铁氧化物含量的增加,其微波损耗能力越强,受到微波辐照后升温速度越快;功能集料的粒径对其升温速度有较大影响,粒径在2.36mm左右时其发热效果最佳。利用烧制的导电型功能集料制备了具有优良导电性和稳定电加热能力的导电功能砂浆。通过探究龄期、碳纤维掺量以及导电集料掺量对导电功能砂浆导电性能的影响,发现当导电功能砂浆的导电性较差时,随龄期增长其电阻率迅速增大,至28d后变化趋势变缓,而当其导电性优良时,龄期对电阻率影响很小;导电集料体积掺量在30%~40%时为最佳值,超过该范围时导电功能砂浆的电阻率急剧下降,在该范围内时仅掺入极少量的碳纤维就可得到具有优良导电性的导电功能砂浆;在同样的碳纤维掺量下,掺入导电功能集料的功能砂浆电阻率要远低于掺入普通细集料的砂浆;在同样的导电集料掺量下,掺入碳纤维的砂浆其电阻率要远低于未掺碳纤维的导电功能砂浆,碳纤维对于功能砂浆的导电性而言是不可或缺的;导电功能集料由于存在较多的玻璃体,在一定程度上提高了导电功能砂浆的强度;制备得到的导电功能砂浆具有良好的导电性以及电加热稳定性,在8V直流电源作用下经过60min加热其表面温度可达90°C以上,且经过多次电加热循环后其电阻与电热能力未发生明显变化,该导电功能砂浆在交流电源作用下可获得优于直流电源下的温升表现。研究了功能集料掺量对热电砂浆的塞贝克效应以及掺入金属氧化物粉末对热电砂浆塞贝克效应的增强,结果显示该热电功能砂浆具有相对较高的塞贝克系数和电导率,掺入金属氧化物粉末为体系提供了新的载流子并且提高了载流子的有效质量,使热电功能砂浆的塞贝克系数提高了一个数量级;同时掺入金属氧化物并不显著降低其电导率,获得了拥有较高功率因数PF的热电功能砂浆。选取具有P、N两种不同半导体性质的金属氧化物热电砂浆串联成一组热电转换装置,在35°C温差下获得了1.97V的开路电压。此外,利用导电功能砂浆的电热性能与热电功能砂浆的塞贝克效应,设计并制备了一套发热-感知自响应系统,可实现测温-加热-控温过程的一体化。最后,利用电磁功能集料制备了微波吸收功能砂浆,探究了集料掺量、复掺其他吸波介质对功能砂浆温升速度、除冰时间的影响,微波吸收功能砂浆的微波吸收能力随集料掺量增加而增加,其表面平均温度亦随之上升,因此其除冰时间也随集料掺量增加而下降,此外除冰时间主要受环境温度影响,而冰层厚度对此影响不大;复掺钢纤维能够提高微波吸收功能砂浆所引起的电损耗从而提高其微波吸收能力,而掺入碳纤维则增加了功能砂浆的反射率从而造成其除冰能力下降;针对功能砂浆受到微波辐照后热均匀性差的问题掺入石墨与氧化石墨烯以提高其热均匀性。