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无水硫铝酸钙（C4A3$）和无水硫铝酸锶（（?）4A3$）结构相近,均属于方钠石一族。在Ca O-Al2O3-SO3和Sr O-Al2O3-SO3三元体系中,C4A3$和（?）4A3$的形成过程非常复杂,反应过程中常伴随很多中间相的生成。这些中间相不仅会干扰两者的形成过程,而且对两者的性能和水化反应都有很大影响。无水硫铝酸钙（C4A3$）和无水硫铝酸锶（（?）4A3$）两种化合物都存在两种晶型,C4A3$对应正交Pcc2空间群（o-C4A3$）和立方I-43m空间群（c-C4A3$）;（?）4A3$对应正交Pcc2空间群（o-（?）4A3$）和立方I23空间群（c-（?）4A3$）。晶体结构的不同导致水化性质存在显著差异,并且C4A3$与（?）4A3$中不同的晶型比例也直接影响早期强度、凝固时间以及相关修复材料的性能调节过程。在论文通过高温固态烧成法,利用离子掺杂方式实现了C4A3$和（?）4A3$正交和立方纯相的制备,并优化了烧成工艺。在制备两纯相的基础上,通过改变离子的掺杂浓度实现了材料中两晶型含量的可控调节,并结合Rietveld精修和Eu3+离子荧光探针进一步阐明C4A3$和（?）4A3$的晶型转变机理;并探讨了不同晶型的水化性能。主要研究结论如下:（1）无水硫铝酸钙的晶体结构调控与水化研究借助离子掺杂方式在室温下获得了两种晶型的C4A3$,通过调整Fe3+离子的掺杂量可以精确控制Pcc2到I-43m的相变过程,所得样品为Ca4(Al1-xFex)6SO16,当0<x<7 at.%时（如0.07之类的）,正交相（o-C4A3$）和立方相（c-C4A3$）共存;x达到10 at.%,从Pcc2到I-43m的转变是有效的,根据I-43m的空间群,a=b=c=9.2147（?）和V=782.4313（?）3（Z=2）.在可变温度XRD分析中,无需改变结构即可实现这一有效转化。在相同条件下,c-C4A3$的水化放热峰比o-C4A3$提前6个小时,但后者更倾向于集中放热。两种不同晶型的水化产物是相同的,它们都产生AFm、AFt和AH3（凝胶）。Ca4(Al0.9Fe0.1)6SO16立方相中的Fe3+离子以固溶体形式进入三种水化产物中,AH3的固溶量高于AFt和AFm,其中AFt最少。此外,Fe3+离子的引入极大地提高了AFm和AFt的结晶度,并使两者的分解温度均略有提高。（2）无水硫铝酸锶晶体结构调控与水化的研究通过用Fe3+离子取代无水硫铝酸锶结构中的Al3+离子,在室温下制备了硫铝酸锶的立方亚稳相,掺杂化合物用Sr4(Al1-xFex)6SO16来表示。通过改变Fe3+的掺杂浓度可以实现从o-（?）4A3$（Pcc2）到c-（?）4A3$（I23）的相变的有效控制。当Fe3+掺杂浓度为20 at.%时,o-（?）4A3$完全转化为c-（?）4A3$,对应I23空间群,a=b=c=9.4359（?）和V=838.7323（?）3。对于在x=20 at.%的样品,DSC曲线中不存在吸热峰进一步证实了Sr4(Al0.8Fe0.2)6SO16已经在立方相中很好地转化了。通过对Sr4(Al1-xFex)6SO16样品的水化研究,可以发现（?）4A3$的水化性能与掺杂Fe3+离子导致的晶体结构参数变化具有直接关系。c-（?）4A3$的早期水化放热高于o-（?）4A3$,o-（?）4A3$倾向于集中放热,但是c-（?）4A3$的累积放热量高于o-（?）4A3$。（?）4A3$样品与水反应生成水化产物,可能由于结晶度差,XRD未能检测到结晶态。相反,在TGA分析中,在水化产物中清楚地检测到AH3凝胶。（3）其他离子掺杂控制无水硫铝酸锶晶体结构的研究在Sr4(Al1-xGax)6SO16中引入Ga3+离子可以使立方相在室温下稳定,并且可以通过调节Ga3+离子掺杂浓度控制从Pcc2到I23的转变过程。当Ga3+掺杂浓度（x）为20 at.%(Sr4(Al0.8Ga0.2)6SO16),o-（?）4A3$完全转化为c-（?）4A3$,对应于I23空间群,a=b=c=9.4398（?）,V=837.8938（?）3。与c-（?）4A3$相比,o-（?）4A3$具有更低的结构对称性和更多的Sr格位,但是PL光谱中c-（?）4A3$相的Eu3+离子发射强度要比复杂光谱分布的o-（?）4A3$的Eu3+离子发射强度高得多。因此,Eu3+离子的引入主要影响Pcc2和I23相的晶体结构。用Ca2+和Eu3+离子取代（?）4A3$结构中的Sr2+离子(Eu:(Sr1-xCax)4Al6SO16)有助于正交相转变为立方相。当Ca2+掺杂浓度超过30 at.%,获得纯立方相。此外,随着Ca2+离子的添加,Eu3+离子的发射强度呈现逐渐增加的趋势。正交结构（x=0 at.%）中的Eu3+离子发射峰远低于立方结构（x=30 at.%）,并且光谱分布更加复杂。