采用保定的高岭土煅烧成偏高岭土,研制了土聚水泥,检测了水泥的主要性能,进行了该水泥生产工艺的概念设计;运用DTA、XRD和SEM以及化学分析方法,研究了土聚水泥的水化硬化机理;作为实际应用,配制了高钙型土聚水泥并研究其水化硬化机理。在上述研究的基础上,提出了水泥基材料结构与性能的新观点。结果表明,高岭土经过800℃煅烧成为偏高岭土,进行碱激发后制备的土聚水泥,具有凝结硬化快、早期强度高、耐热性好、抗侵蚀性能优良的特点。土聚水泥的水化硬化也可以分为初始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,最终形成硅铝四面体网络结构。但其水化机理与传统的硅酸盐水泥不同:初始期主要是表面水化,诱导期是高岭土解体并以硅氧四面和铝氧四面体的形式进入液相;加速期形成硅铝四面体网络结构;减速期网络基本形成,水化放热速率降低;稳定期反应速率很低,网络结构趋于稳定。最后碱离子存在于网络结构中,起平衡电价的作用。碱掺加量对土聚水泥的强度和其他性能有很大的影响,碱掺入量低,偏高岭土解体和溶出速度慢;碱掺入量过高,网络结构的聚合度降低,都会降低土聚水泥的强度。用硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和偏高岭土,外掺0.9%的外加剂,配制了国外称为Pyrament的高钙型土聚水泥,与熟料配量相同的矿渣硅酸盐水泥相比,这种水泥早期强度提高11.0%左右。实验研究表明,和传统水泥基材料不同,这种水泥早期的水化产物中没有C-S-H凝胶、CH等水化产物,而是一种钙含量很低的网络结构。但是随着水化的不断进行,网络结构解体,最后的水化产物仍然与传统矿渣水泥相同。该水泥在掺入大量混合材的情况下,可以获得比矿渣水泥更优越的性能,具有很好的应用前景。传统的水泥基材料主要由晶体和胶体水化产物组成,晶胶比及晶体与胶体的合理配合对材料的性能起重要作用。土聚水泥则形成硅铝网络结构,这种新的结构为水泥基材料的产品与性能开发,为无机非金属材料的结构理论研究提供一个崭新的领域。