为应对全球循环经济所要求的节能减排降耗并保持经济持续增长的挑战,国家大力支持以循环经济为导向并逐步向更有效、更可持续的低碳经济过渡,并鼓励最大限度地利用废物和副产品所含的潜在价值这一举措。因此,高效利用低二氧化碳排放量的资源并达到经济增长与资源和能源的使用以及温室气体的排放脱钩的目的被列为优先事项,其中研究并商业化生产基于工业废物的生态高效水泥是促进水泥产业可持续性的一条优先道路。煤矸石作为煤炭工业生产中的一种排放量最大的固体废弃物,推进资源丰富的煤矸石综合利用,提高资源使用效率,对社会经济和国家的可持续发展具有重大意义。本研究着重于研制以固体废弃物——煤矸石为辅助胶凝材料的一种新型低碳胶凝材料,通过利用煤矸石生产高性能胶凝材料,提供一种节能减排、循环经济、保护环境的途径,促进工业固体废物的资源利用。首先本文针对淮北煤矸石原料进行了理化特性的研究,再采用热活化处理方式,调整不同的煅烧制度,经胶砂强度测试,确定最优活化制度;并利用Krstulovic-Dabic水化动力学模型探究了煅烧煤矸石对硅酸盐水泥体系的水化影响规律。再依据材料组成、性质采用Design-expert软件设计了新型煤矸石基LC3胶凝材料配合比,利用Mixture模型,确定最佳配比。对比设计的LC3配比与普通硅酸盐水泥体系、矿渣水泥体系的力学性能、微观性能、耐久性能,探究新型LC3胶凝体系的水化机理。实验研究结果表明:1)淮北煤矸石主要化学组成为SiO₂、Al₂O₃,烧失量高达12.7%,矿物组成为石英,高岭石和少量钠云母等。2)选取升温速率10℃/min、较高的煅烧温度（即850℃）、保温时间2h、急速冷却最利于激发煤矸石的活性,对煤矸石基胶凝材料的砂浆试块强度发展最有利。3)活化煤矸石取代不同比例的水泥会明显降低基体流动性能和提高标准稠度值,且取代比例越大,基体流动性能越低,标准稠度值越大,本试验中其替代硅酸盐水泥熟料的最佳用量为30%。活化煤矸石对水泥的初凝时间和终凝时间有一定的延迟作用。活化煤矸石的掺量增加,会增大晶核形成与晶体生长阻力,并降低了相边界反应和扩散过程反应速率常数。4)低掺量石灰石粉或适当掺量的活化煤矸石能有效提高胶凝体系的力学性能。复合活化煤矸石、石灰石粉与熟料制备煤矸石基LC3-45低碳胶凝材料,活化煤矸石与石灰石粉比例为2.33:1时能最大程度发挥二者的协同作用。5)对比普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、自制煤矸石基低碳LC3-45水泥,发现不同胶凝材料体系在不同水灰比下力学性能增长幅度不同,自制煤矸石基低碳LC3-45水泥制备的砂浆力学性能随水灰比的降低增长幅度最大,且在低水灰比0.35下28d抗压强度能达到53.5MPa。6)在耐久性方面,对比普通硅酸盐水泥,LC3-45水泥与矿渣水泥具有良好的抗氯离子渗透性能,且LC3-45水泥的抗氯离子渗透性能优于矿渣水泥;LC3-45水泥能明显降低水泥前期的自收缩率,而矿渣水泥会提高水泥前期的自收缩率;三种不同胶凝体系的抗碳化性能大小关系为:P.O52.5水泥>矿渣水泥>LC3-45水泥。