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分析了国内外煤矸石的综合利用情况，结合煤矸石矿物特性及其化学组成，提出煤矸石胶凝材料化的3个活性区：即低温脱水活性区、中温自水化活性区以及高温玻璃化活性区．根据煤矸石矿物的结构特性，从矿物结构的继承性、延续性和能量优化耗散规律出发，分析了低温煅烧煤矸石作为水泥混合材降低水泥强度的原因以及煤矸石作为水泥原料的黏土替代材料过程中高耗能的原因．提出了煤矸石利用过程中“系统功最小”原则，并结合煤矸石与胶凝材料之间的双重相似性（大宗性以及组分近似性）成功地研制出黏土质硅铝基胶凝材料．