水泥混凝土面廣量大，是人類社會發(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。科技部于2008年批準立項國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”計劃）“水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”項目(編號：2009CB623100)，該項目針對水泥生產(chǎn)和應(yīng)用過程的各個主要環(huán)節(jié)圍繞關(guān)鍵科學問題開展以提高水泥性能和節(jié)能減排為主要目標的基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)水泥科學理論和技術(shù)的重大創(chuàng)新，促進水泥工業(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。該項目開展六個方面研究工作：（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）熟料分段形成動力學及過程控制。（3）離心力場中水泥粉磨動力學與顆粒特性。（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。預期在水泥低能耗制備的基礎(chǔ)研究方面取得突破性進展，在水泥高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究方面取得重要進展，相關(guān)研究成果得到工業(yè)應(yīng)用。
　　該“973”項目由南京工業(yè)大學沈曉冬教授擔任首席科學家，中國建筑材料科學研究總院、南京工業(yè)大學、清華大學、華南理工大學、同濟大學為項目主要參加單位，南京大學、濟南大學、鄭州大學、北京工業(yè)大學、浙江大學、湖南大學、韶關(guān)學院、重慶大學、安徽建筑工業(yè)學院、哈爾濱工業(yè)大學、沈陽建筑大學和河南理工大學為參與單位，共計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展，于2013年11月通過科技部驗收。該項目已發(fā)表學術(shù)論文406篇，申請發(fā)明專利38項、授權(quán)專利28項，其中2項分別獲得美國、日本和歐洲發(fā)明專利，出版7本專著；獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項、國家科技進步二等獎2項、省部級二等獎5項和三等獎3項；組織召開4次國際學術(shù)會議、8次國內(nèi)學術(shù)會議；培養(yǎng)21名博士后、69名博士研究生、243名碩士研究生；既有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利成果，也有具有較高研究深度及學術(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力學，開發(fā)了一套適合測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)及控制機理。（3）建立了離心力作用下熟料粉磨動力學方程，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強度等級復合水泥。（2）闡明了復合水泥漿體孔結(jié)構(gòu)特征，建立了復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、較低熟料用量的復合水泥制備技術(shù)，闡明了其作用機理。（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價試驗設(shè)備和試驗方法，建立了混凝土損傷和壽命預測模型，指導了國家重大工程的設(shè)計與評估驗收。
　　本書對“973”計劃項目“水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”的主要研究成果進行了論著，按照項目所安排的六個課題順序編章。全書由參加項目研究的課題負責人和部分學術(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責人。全書由沈曉冬、馬素花負責統(tǒng)稿，沈曉冬負責審核。
　　由于作者水平有限，書中內(nèi)容難免有疏漏之處，敬請讀者指正。

　　沈曉冬
　　2015.8