1. 研究目的与意义
近几年来，随着当今社会经济的不断发展、科技的不断进步，人们对于硅酸盐水泥的需求也在不断增加。但随着我国日益增长的能源和资源危机及愈加严重的环境污染，水泥在生产和应用中最大可能的消化和利用人类社会生活所排出的工业废渣（如粉煤灰等）来制备混凝土已成为人类最求的目标。现代水泥基材料是一种绿色环保、环境友好型建筑材料，在传统普通混凝土四组分基础上，掺加了多种矿物掺合料（粉煤灰、矿渣、硅灰等）与化学外加剂 ，组分复杂。高温条件是大体积混凝土和混凝土制品往往遇到的养护情况，同常温情况相比高温养护会使水泥基材料内部的微结构发生显著变化，并导致其物理力学性能及耐久性能下降。但由于现代水泥基材料组分复杂，目前对其高温养护下早期水化机理仍存有众多疑惑。粉煤灰代替水泥掺入到混凝土中去，可有效的减少水泥水化放热量，改善混凝土力学性能及耐久性能，具有技术、经济的双重效益。本论文将从实验入手，采用自行设计研发的新型高温超声波测量仪和改进的无电极电阻率测量仪，将为完善和发展无机胶凝材料的水化动力学理论奠定科学的基础。
2. 国内外研究现状分析
粉煤灰是一种人造的火山灰材料，现已成为水泥混凝土的一个重要组成部分，是混凝土原料中最重要，用量最大的矿物掺合料。由于粉煤灰在配制高性能混凝土时的重要性，其在改善混凝土的工作性和耐久性上的作用已得到了高度的认可。水泥工作者对水泥粉煤灰符合胶凝材料的性能也进行了大量的研究，更探讨了粉煤灰对胶凝材料力学性能和水化硬化过程的影响。国内外都有着粉煤灰掺量达到凝胶材料总量50%的钢筋混凝土工程的实例，但目前对作为结构混凝土掺合料的粉煤灰在掺量和质量上却有一些限制。粉煤灰加入硅酸盐水泥熟料从而制成的复合水泥，使工业废料的潜能得到了更好的发挥，也符合社会对环境日益增长的发展趋势和要求。然而，粉煤灰对水泥水化的影响是一个复杂的过程，许多问题仍有待进一步深入的研究，尽管国内外的许多学者也都进行了一些研究，但研究的结果却有着较大的差异，很难出现比较一致的结论。近几年来，对于粉煤灰作用机理的研究一直是水泥混凝土科学研究中的领域热点，国外也有着对粉煤灰性能进行的全面研究。提高粉煤灰的技术利用水平，增加粉煤灰的利用量，已经获得了学术界和土木工程界的重视和关注。但由于现代水泥基材料组分复杂，目前对其高温养护下早期水化机理仍存有众多的疑惑，对粉煤灰和矿渣等活性掺合料的火山灰反应放热研究相对匮乏，对粉煤灰掺入水泥所带来的水泥早期强度降低的问题，很多年来都没有得到彻底的解决。虽有针对粉煤灰反应机理进行的大量研究，但这些研究主要针对粉煤灰反应产物的微观结构，很少有与火山灰反应放热联系起来的。综上所诉，对现代水泥基材料水化产物、微结构演变、孔结构变化过程进行的研究，具有良好的前景，我将试图着力对此加以探究，为之前研究的不足做必要的补充。
3. 研究的基本内容与计划
本论文通过实验，采用自行设计研发的新型高温超声波测量仪和改进的无电极电阻率测量仪，原位、持续地追踪观测现代水泥基材料早期的水化历程全貌；并运用纳米压痕、原子力显微镜、x射线计算机断层扫描、xrd、esem等先进现代微观测试技术，对现代水泥基材料水化产物、微结构演变、孔结构变化过程进行研究，揭示高温养护下矿物掺合料、化学外加剂、水灰比等因素对水化机理的影响规律；基于实验数据，建立与温度、矿物掺合料相关的现代水泥基材料水化动力学模型及微结构形成机理模型；最后，利用数值模拟方法对早期水化进行3d重构，直观展现微结构的演变过程。
（1）第一周和第二周搜集资料文献，整理并撰写文献综述和开题报告；
（2）第三周至第四周，进行实验，以达到了解实验装置的特点；
4. 研究创新点
众所周知，硅酸盐水泥在水化过程中多种熟料矿物与水的化学反应交叉进行，同时还伴随着晶体的沉淀、絮凝物质的搭接、颗粒的成核以及整体的连接等一系列物理变化，造成水泥基材料早期水化、硬化过程非常复杂。由此可以预见，对于现代水泥基材料而言，硅酸盐水泥在多种矿物掺合料和化学外加剂的共同作用下，其早期的水化、硬化过程更是错综复杂。温度是影响水泥水化速率的重要外部因素，因而会影响混凝土强度的发展过程，但有关混凝土高温条件下的研究却很有限，国内外很少有人涉及；为了降低水泥水化热，解决混凝土温度上升而引起的温度裂缝问题，通常需要在混凝土中掺入大量的矿物掺合料，而这一方面的研究就更是知之甚少，仍存在众多的疑惑，因此也有着良好的研究前景。本论文利用自行设计研发的新型高温超声波测量仪和改进的无电极电阻率测量仪，原位、持续地追踪观测现代水泥基材料早期的水化历程全貌，对研究现代水泥基材料在高温条件下的水化、硬化过程，揭示该过程中内部微结构演变机理，并最终提出解决高温所带来负面效应的关键性措施，具有重大的现实意义。
