水泥混凝土面廣量大，是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料之一。水泥工業(yè)節(jié)能減排和混凝土長壽命使用是水泥混凝土基礎(chǔ)材料可持續(xù)發(fā)展面臨的重大關(guān)鍵問題�？萍疾坑�2008年批準(zhǔn)立項(xiàng)國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）“水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目(編號(hào)：2009CB623100)，該項(xiàng)目針對(duì)水泥生產(chǎn)和應(yīng)用過程的各個(gè)主要環(huán)節(jié)圍繞關(guān)鍵科學(xué)問題開展以提高水泥性能和節(jié)能減排為主要目標(biāo)的基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)水泥科學(xué)理論和技術(shù)的重大創(chuàng)新，促進(jìn)水泥工業(yè)生產(chǎn)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高使用效能、提高能源與資源利用效率。該項(xiàng)目開展六個(gè)方面研究工作：（1）高介穩(wěn)阿利特微結(jié)構(gòu)和熟料礦物相組成與膠凝性的關(guān)系。（2）熟料分段形成動(dòng)力學(xué)及過程控制。（3）離心力場(chǎng)中水泥粉磨動(dòng)力學(xué)與顆粒特性。（4）水泥體系各組分優(yōu)化匹配和膠凝性的發(fā)揮。（5）復(fù)合水泥漿體組成和結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律及其與性能的關(guān)系。（6）服役條件下水泥基材料的產(chǎn)物與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及服役行為。預(yù)期在水泥低能耗制備的基礎(chǔ)研究方面取得突破性進(jìn)展，在水泥高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果得到工業(yè)應(yīng)用。
　　該“973”項(xiàng)目由南京工業(yè)大學(xué)沈曉冬教授擔(dān)任首席科學(xué)家，中國建筑材料科學(xué)研究總院、南京工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)為項(xiàng)目主要參加單位，南京大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)、鄭州大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)、韶關(guān)學(xué)院、重慶大學(xué)、安徽建筑工業(yè)學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)和河南理工大學(xué)為參與單位，共計(jì)160余名水泥混凝土領(lǐng)域?qū)W者參加。五年研究工作取得了重要進(jìn)展，于2013年11月通過科技部驗(yàn)收。該項(xiàng)目已發(fā)表學(xué)術(shù)論文406篇，申請(qǐng)發(fā)明專利38項(xiàng)、授權(quán)專利28項(xiàng)，其中2項(xiàng)分別獲得美國、日本和歐洲發(fā)明專利，出版7本專著；獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)二等獎(jiǎng)5項(xiàng)和三等獎(jiǎng)3項(xiàng)；組織召開4次國際學(xué)術(shù)會(huì)議、8次國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議；培養(yǎng)21名博士后、69名博士研究生、243名碩士研究生；既有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利成果，也有具有較高研究深度及學(xué)術(shù)水平的理論性成果。
　　研究成果中與水泥低能耗制備相關(guān)的成果包括：（1）建立了C3S基本結(jié)構(gòu)單元9R模型和原子尺度上晶體結(jié)構(gòu)的表征方法，發(fā)現(xiàn)了離子調(diào)控規(guī)律，發(fā)明了阿利特晶體結(jié)構(gòu)的離子調(diào)控和熱調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了阿利特由M3型向M1型轉(zhuǎn)變，大幅度提高了熟料膠凝性。對(duì)CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3五元熟料體系，發(fā)明了硫鋁酸鈣二次合成方法，實(shí)現(xiàn)了高含量阿利特和硫鋁酸鈣礦物的共存。（2）研究了熟料分段燒成動(dòng)力學(xué)，開發(fā)了一套適合測(cè)試和表征微量碳酸鹽分解新生物相反應(yīng)活性的裝置，建立了產(chǎn)物活性與煅燒制度的關(guān)系，建立了以收縮未反應(yīng)芯為基礎(chǔ)的硅酸二鈣固相反應(yīng)模型，建立了堿、氯、硫的揮發(fā)循環(huán)及控制機(jī)理。（3）建立了離心力作用下熟料粉磨動(dòng)力學(xué)方程，掌握了節(jié)能效率的影響規(guī)律。與水泥高效應(yīng)用相關(guān)的成果包括：（1）建立了硅酸鹽水泥熟料和輔助性膠凝材料復(fù)合水泥中水泥熟料和輔助性膠凝材料優(yōu)化匹配的基本理論，實(shí)現(xiàn)使用25％水泥熟料和75%礦渣、粉煤灰、鋼渣等輔助性膠凝材料制備了42.5強(qiáng)度等級(jí)復(fù)合水泥。（2）闡明了復(fù)合水泥漿體孔結(jié)構(gòu)特征，建立了復(fù)合水泥漿體組成和結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，提出了低收縮、較高強(qiáng)、較低熟料用量的復(fù)合水泥制備技術(shù)，闡明了其作用機(jī)理。（3）提出了低鈣體系水化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的摻合料摻量限值和基于耐久性的低鈣水泥體系穩(wěn)定性判據(jù)，基于由力學(xué)損傷引起的裂紋密度與連通度的相關(guān)性建立了基于有效介質(zhì)理論的帶微裂紋材料的滲透性理論模型，研發(fā)了多因素耦合作用下混凝土耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法，建立了混凝土損傷和壽命預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)了國家重大工程的設(shè)計(jì)與評(píng)估驗(yàn)收。
　　本書對(duì)“973”計(jì)劃項(xiàng)目“水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”的主要研究成果進(jìn)行了論著，按照項(xiàng)目所安排的六個(gè)課題順序編章。全書由參加項(xiàng)目研究的課題負(fù)責(zé)人和部分學(xué)術(shù)骨干撰寫。第一章由沈曉冬、張文生、呂憶農(nóng)和馬素花撰寫，第二章由汪瀾和考洪濤撰寫，第三章由葉旭初撰寫，第四章由余其俊、馬一平和韋江雄撰寫，第五章由鄧敏和姚武撰寫，第六章由姚燕、王玲和吳浩撰寫。每章的第一撰寫人為各課題負(fù)責(zé)人。全書由沈曉冬、馬素花負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，沈曉冬負(fù)責(zé)審核。
　　由于作者水平有限，書中內(nèi)容難免有疏漏之處，敬請(qǐng)讀者指正。

　　沈曉冬
　　2015.8