作为一种具有潜在活性的矿物掺合料,矿渣在水泥基材料中的应用理论和技术,已成为水泥科学的研究热点之一。矿渣进行超细化开发,是提升矿渣活性的重要途径,但由于其细度增大,颗粒粒径减小,达到微米甚至纳米尺度,会对水泥基材料的性能影响产生质的变化。因此,本文利用分选得到的超细型矿渣微粉(简称矿渣微细粉),针对矿渣微细粉如何影响水泥基材料的宏观性能及其影响规律和影响程度大小,以及矿渣微细粉对水泥水化进程的影响与其对宏观性能影响之间关联度的问题,研究其影响水泥基材料的性能和水化进程的作用规律,在此基础上探讨矿渣微细粉影响水泥水化和性能的作用机理,为其更好地应用水泥基材料,提升水泥基材料性能,奠定理论和技术基础。本文研究得到以下结论和成果:矿渣微细粉显著影响到水泥基材料的物理性能。矿渣微细粉能明显缩短水泥基材料凝结时间,其掺量较小时,矿渣微细粉可提高水泥砂浆流动度,改善塑性收缩性能;但掺量较大时,则降低流动度,增大塑性收缩开裂几率,缩短塑性收缩开裂裂缝初始出现时间。矿渣微细粉显著改善水泥基材料保水性,降低泌水率,提高粘聚性,减少混凝土坍落度经时损失。其掺量和细度越大,影响效果越大,但掺量过大时,粘聚性过大,不利于工程施工应用。矿渣微细粉还显著改善了水泥基材料的力学性能。矿渣微细粉能显著提高水泥基材料的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和静弹性模量等,但会导致水泥基材料干燥收缩率增大,不利于改善干燥收缩性能。细度和掺量越大,影响效果越明显。矿渣微细粉能提高水泥基材料的抗弯折强度和挠度变形量;但细度不同,影响效果明显不同,细度较小时,矿渣微细粉能改善其柔韧性;细度较大时,则会降低柔韧性。矿渣微细粉对水泥基材料水化早期抗压强度的改善效果远大于中后期抗压强度。矿渣微细粉也能显著改善水泥基材料的耐久性能,提高水泥混凝土抗碳化性能、抗氯离子侵蚀性能、抗水渗透性能和耐磨性能等耐久性能;矿渣微细粉掺量和细度越大,其改善效果越显著。通过掺加矿渣微细粉的水泥基材料性能变化规律的研究,可以发现在水泥基材料中,矿渣微细粉掺量不宜超过30%,具体来说,其细度较小(颗粒≤10μm)时,矿渣微细粉掺量不宜超过30%;细度较大(颗粒<5μm)时,其掺量不宜超过20%。矿渣微细粉能参与并显著影响到水泥的水化进程。矿渣微细粉掺加到水泥基材料中,改变了水泥水化放热行为,会降低水化减速期之前的水化放热量和放热速率,但能促进水泥水化减速期后的水化放热行为,提高水泥水化程度。矿渣微细粉的水化反应并没有生成新的未知的水化产物,但会显著影响到水化产物钙矾石、Ca(OH)2和CSH凝胶等的生成速率和生成量,导致水化3d后水化产物AFt和Ca(OH)2含量较低,CSH凝胶含量和聚合度增大。矿渣微细粉能显著改善水泥基材料微观结构,优化孔结构和界面结构,减少孔体积含量,细化孔结构,降低孔径大小,促进水化产物之间搭接更致密,提高密实度。水化时间越长、矿渣微细粉掺量越大,其影响效果越显著。基于性能和水化进程分析,结合矿渣微细粉的组成和颗粒分布,矿渣微细粉改善水泥基材料性能的作用机理仍可归结于其微集料密实效应和二次水化反应效应。但水泥水化不同阶段,矿渣微细粉的作用机理具有明显差别;矿渣微细粉的微集料密实效应等物理作用是其改善水泥水化早期相关性能的关键主导因素;矿渣微细粉的二次水化反应效应等化学作用是其改善水泥水化早中期阶段相关性能的关键主导因素;矿渣微细粉微集料密实效应和二次水化反应效应的共同作用,改善了水泥水化中后期的相关性能。