传统硅酸盐水泥已经得到了广泛的应用,并且在二十一世纪仍然是最重要的建筑材料之一。但其具有的早期强度偏低,烧成温度高,硬化水泥浆体体积收缩等缺点不能适应现代建筑对高性能胶凝材料的要求,因此,如何提升水泥材料的性能,特别是早期力学性能、体积稳定和耐久性,并达到节约能源、节约资源、保护环境的目的,是水泥科技领域研究的重要方向,对国民经济与社会发展具有重要意义。通过矿物复合技术制备新型高性能水泥材料是解决这些问题的有效途径之一。 近年来,硫铝酸钡钙矿物的发现,引起了众多学者的关注。组成为2.75CaO-3Al₂0₃·1.25BASO₄（C₂.75B₁.25A₃ S）的硫铝酸钡钙具有优良的快硬早强性能,特别是其早期力学性能明显优于无水硫铝酸钙4CaO-3Al₂O₃.·CaSO₄（C₄A₃（?））,而且该矿物的烧成温度低,并在水化硬化过程中具有体积微膨胀等特性,能够有效的改善硅酸盐水泥的早期性能和耐久性,但是其后期强度增进率低。本文将硫铝酸钡钙矿物与硅酸盐熟料矿物体系进行复合,充分发挥硫铝酸钡钙和阿利特这两种高胶凝性矿物的优点,制备了早期性能优良的高胶凝性阿利特-硫铝酸钡钙水泥材料,系统研究了其制备工艺及组成、结构与性能的关系。 本文首先研究了C₂.75B₁.25A₃S的形成动力学、热分解特性和水化性能,结果表明:该矿物在1000"C左右就开始形成,1300-1350℃生成速度较快,继续升高温度到1370℃以上,开始发生缓慢分解,其热稳定性明显高于C₄A₃（?）;C2.75B₁.25A₃S矿物的水化速率较快,快硬早强性能突出;在1150～1300^C温度范围内C₂.75B₁.25A₃S的形成反应属于扩散动力学范围,满足Glinstling动力学方程F（a）=1-2 a/3一（1-a）²/3=K（T.c）t,矿物形成的扩散活化能为280.39kJ·mol（-1）。当合成温度为1350"C时,C₂.75B₁.25A₃S的形成同时受扩散和界面化学反应控制,满足界面化学反应方程F（a）=1-（1-a）^1/3=K（T.c）t;当少量CaF₂存在时, C₂.75B₁.25A₃S形成过程中一直伴随有C_llA₇’CaF₂的生成,当煅烧温度低于1300"C时,CaF₂能促进C₂.75B₁.25A₃（?）矿物的生成,高于1300^C时,由于C_llA₇·CaF₂的形成速度加快,CaF₂可能会延缓C₂.75B₁.25A₃（?）的形成。 采用正交实验的方法优选了熟料组成和煅烧制度,应用材料热力学的基本原理对熟料组成进一步优化,并综合考虑了水泥的力学性能和新型干法制造工艺对熟料组成设计的要求,确定了熟料最佳组成。在优化选择熟料组成的基础上,考虑到SO₃和BaO在熟料烧成过程中有少量挥发或固溶,使C₂.75B₁.25A₃S