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活性氧化镁水泥
活性氧化镁水泥是指在任意水硬水泥特别是波特兰水泥中掺入一定量的活性氧化镁和粉煤灰制成而制成的一种无机凝胶材料。在此混合物之中，水硬水泥和活性氧化镁作为水硬粘结性组分，活性氧化镁占其中5%以上，另外粉煤灰，尤其是火山灰宜占据其中的10%以上。下面对其基本矿物组分如进行简要分析。
水泥部分：在其中可以添加波特兰水泥，铝酸盐水泥，索雷尔水泥等，但是波特兰水泥烧块型块物的粉碎料是比较好的水硬水泥组合物。
活性氧化镁部分：活性氧化镁在混合物中起着重要作用，活性氧化镁水化形成纤维状和层状结构的具有巨大比表面积Mg(OH)2，其中少量氢氧化镁碳化形成纤维和棒状的MgC03·3(H2O)，Mg(OH)2和MgC03·3(H20)都是比表面积很大很致密的成分，对这使水硬水泥的强度得到很大的提高。
在混合物中，氧化镁还被发现能够加快强度增大的速度并提高最终的强度：烧块中活性氧化镁与水泥烧块粉碎料的比值应在1:3至2:1，该比值也将决定了混合物中的内部结构，进而影响了水泥的强度增加速度和最终的强度。
又由于氧化镁中的碱性，使基体得到了高pH值，另外，它对在常规侵蚀液如硫酸盐溶液中的物质钢筋混凝土起着保护作用。
该水泥中的活性氧化镁还会形成高度不溶的的水镁石，水镁石能够阻挡水合产物与水的接触，进而对于反应起调节作用。 通过对普通波特兰水泥的了解，我们会发现在制造水泥期间会存在活性较低的氧化镁，其水合性能较差，加入水后一般得在其他粘合组分水合很久后才缓慢进行，另外，氧化镁水合过程当中还会增加13.1摩尔体积，这巨大的体积增加量会使得其他已经开始凝结的粘合材料发生开裂，这两个因素使得氧化镁多年来在波特兰水泥中一直受到指责，在水泥生产之中也被称为僵烧氧化镁。
而在活性氧化镁水泥中，把氧化镁作为很重要的一部分，并且制成新型水泥无疑是很大的挑战，这也必须解决普通氧化镁活性较低的问题为做到这一点，氧化镁组分必须在适合制造氧化镁的较低温度和条件分开煅烧，根据要求的反应活性粉碎到细的程度才能与其他粘结性组分及火山灰混合。一般情况下，煅烧温度越低（小于750度），粉碎的颗粒越细，氧化镁的活性才会越高，水合速率也越快，在小于45微米或者更细的时候更好。运用此类的氧化镁时，使得水合速率加快，此外，水合时的体积不再增大，防止了应力发生，避免了结构缺陷的发生。
粉煤灰（火山灰）部分：由前面所提知，水镁石在混合料中必不可少，也因此消耗定量氧化镁，而在混合料中加入火山灰后，会减少形成强度所需的水镁石的量，进而会减少氧化镁的影响，此外，其反应前后体积变化幅度也会有减少。火山灰在该混合料中宜占10%以上，如果该矿物足够细，也可以用作微骨料，在一定条件下能够加速凝结（如活性飞灰），并且能提高水泥的强度。
由于火山灰的广泛分布，它也可以作为其他水泥组分的水合反应温床，作为一种原料，火山灰如飞灰也可以和波特兰水泥烧块产物中游离石灰组分以及硅酸钙水合形成游离石灰组分反应，形成能水合且具有粘结性的硅酸钙。又由于表面效应，火山灰颗粒也可以与粘结性组分发生物理化学结合，特别是碱性条件下。
硫铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥主要是以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成新型水泥。
和普通硅酸盐水泥相对比，则可以得到以下典型组成对比
常见硫铝酸盐水泥主要有：快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等。
主要性能：和普通硅酸盐水泥相比，硫酸铝盐水泥也有着卓越的优势，如下：
1.具有早强、高强的特点；
2.具有抗渗、抗冻性能好；
3.耐海水腐蚀性能较好，适用于海洋建筑工程；
4.熟料烧成温度较低，且其热消耗低于普通硅酸盐水泥；
5.熟料的烧成效果也比较好，使其有较好的易磨性；
6.对有害废弃物的固结具有特殊效能等优越性能，适用有害、有毒废熟料相 C4A3S C3S C2S C4AF CS C3A
普通硅酸盐水泥（典型组成） —— 60% 20% 10% —— 10%
硫铝酸盐酸盐水泥（典型组成） 53% —— 18% 15% 12% —— 弃物的固化处理。
详细分析如下：
①早强高强性能：该两种快硬水泥不仅有较高的早期强度，而且有不断增长的后期强度。同时具有满足使用要求的凝结时间，下面是硫铝酸盐水泥和具有早强性质的62.5R级普通硅酸盐水泥的强度对比：
水泥类别 抗压强度（MPa) 抗折强度（MPa)
62.5R级普通硅酸盐水泥 3d 28d 3d 28d
32.0 62.5 5.5 8.0
硫酸铝盐水泥 12h～1d 3d 12h～1d 3d
35～50 50～70 6.5～7.5 7.5～8.5
可以看出，硫铝酸盐水泥的早强优越性相当明显，其也因此适用于抢修抢建工程，不光是早强，该水泥还表现出高强的性质，从5～10年水泥和混凝土长期强度结果可以看出，随养护龄期的增长，强度不断增长，最高强度甚至可达100 MPa。
②高抗冻性能：该快硬水泥具有以下几个特点：a.在0℃～10℃低温下使用，早期强度是硅酸盐水泥的5～8倍。b.在0℃～-20℃负温下使用，加入少量防冻剂，混凝土入模温度维持在5℃以上，则可正常施工。混凝土3～7d强度可达设计标号的70～80%。c.在正负温交替情况下施工，对后期强度增长影响不大，因此，该水泥可广泛应用于冬季低温施工的工程
③高抗渗性能：该水泥石结构较致密，使得其他液体很难渗入该结构体内，故具有较高的抗渗性。
④耐蚀性能：该水泥水化所得的产物中不会与海水、氯盐（NaCl、MgCl2）、硫酸盐尤其是它们的复合盐类（MgSO4+ NaCl）等反应或者是反应甚微，故具有极好的耐蚀性。
⑤热耗低，易磨性好，排碳少：根据硫酸铝盐水泥与普通硅酸盐水泥熟料能耗数据表对比（如下）可以发现硫酸铝盐在此方面有着明显的优越性。
普通硅酸盐水泥熟料 硫酸铝盐盐水泥熟料 降低率（%）
烧成熟料CO2排放量（kg/t） 535 305 43%
熟料烧成热耗（GJ/t） 3.845 3.305 14%
磨细电耗（kMh） 45-50 20-30 33%-60%
熟料烧成温度(C) 1450 1250-1350
6.9%-13.8%
在硫铝酸盐水泥当中，施加适量的掺合料和外加剂对水泥的性质影响也比较大，下面分别对外加剂（NaNO2）和掺合料（矿渣、粉煤灰、沸石粉、石膏和石灰石等）进行简要分析介绍。
NaNO2的影响：普遍所知，硫铝酸盐早强快硬水泥中的主要矿物是C4A3S,其水化速度要比普通硅酸盐水泥的主要矿物C3S快得多，利用其早期结构的致密性，硫铝酸盐水泥可表现出较好的抗冻性，然而该能力仍不能满足冬季施工，为此，可加入适量NaNO2（硅酸盐水泥防冻剂）影响抗冻性。
实验案例总结可知，NaNO2对水泥的部分水化产物的生成具有促进作用, 这说明NaNO2在硫铝酸盐水泥中具有明显的促进水化作用,这也使得该硫铝酸盐水泥的早期强度会较未加NaNO2的硫铝酸盐水泥高，具体数据对比可如下表：
加NaNO2的硫铝酸盐水泥的水化时间 4h 8h 12h 1d
早期强度增加量(MPa) 2.9-4.3 2.8-5.8 5.2-10.8 5-6.1
另外掺入适量的NaNO2到硫铝酸盐水泥中可使水泥石孔结构发生显著变化。当在正温条件下作用3天时，会发现大于25nm的孔量比未掺时的减少，而小于25nm的孔量也将增加；
同时，在负温作用下，NaNO2的掺入也会改善水泥的孔结构，使得大孔减少，小孔增加；
又由实验案例可知NaNO2掺入使硫铝酸盐水泥负温转正温后的结构中更加致密，水泥石负温作用3天转正温3天的实验结果也可以总结如下表：
大于250nm的孔隙率 小于50nm的孔隙率
加NaNO2的硫铝酸盐水泥 9.38% 70.03%
未加NaNO2的硫铝酸盐水泥 28.8% 46.53%
终上可知，NaNO2掺入后能加速硫铝酸盐水泥的水化并能改善硫铝酸盐水泥石的孔结构，使得大孔减少，小孔增加，水泥石结构更加致密，进而使水泥抗冻性增强。
石膏的影响：由于石膏（CaSO4.2H2O）可以和该水泥的水化产物形成难溶于水的其他产物，故石膏可以加快水泥中C3A的水化速率。
由于石膏使得其水化产物更多的生成，硫铝酸盐水泥的早期强度也因此增加，石膏掺量2%和5%时，12h强度增加到17.2MPa和24.5MPa，掺量达8%到15%时，强度可增加到27MPa，因而在一些条件下，建议将石膏掺量定在5%到15%内。
常理易知，体系结构的形成受水化物生成速率及向体内扩散速度的双重影响，如果水化物生成速率过快，水化产物就来不及向周围扩散，这势必会导致水化产物的堆积，积累了一定的膨胀势能，对已形成的结构体系构成损伤，进而影响后期的强度。随着水化的进一步进行，C3A会形成AFt，而AFt在有限空间内具有很大的膨胀势能，使得以前的微裂纹扩展或者产生新裂纹，进而会引起抗折强度的倒缩。
石膏掺量在2%-5%时，水泥的水化产物生成速率与扩散速率一致性好，进而会使结构致密性较好，后期强度也会增长。石膏掺量大于8%时，水泥的水化速率过快，将形成结晶结构，而结晶结构会限制水化产物的扩散，水化产物的堆积一方面会产生膨胀势能破坏新形成的结构，另一方面会裹在水化颗粒表面，阻碍未水化颗粒的水化，而接下来水化过程又会形成AFt，使得抗折强度的倒缩。
终知，石膏可以被采用以增强水泥的水化速率，但是由于扩散速率和AFt的影响，石膏的掺入量也应有所限制。针对石膏引起的，抗折强度倒缩问题，也可以由石灰石取代部分石膏解决。石灰石取代石膏后会使石膏量减少，产生的AFt也会减少，同时也可以石灰石颗粒分散了水化热，降低了早期水化放热速率，解决了抗折强度倒缩问题。
