Preparation of this article entailed authors analyzing the contents of quite a number of papers, although the main objective was never to review the state of the art of new cements. Rather authors intend to discuss why they believe alkaline activated cement can be positioned at the epicentre of a new and necessary transition from today's Portland cement to the new cements of the future. A brief history of alkaline cements serves as an introduction to the technology itself. The interest roused around calcium sulfoaluminate-based cements is also reviewed, albeit summarily. The greater part of the article focuses, however, on alkaline cements which are classified into five categories. The fundamental chemical and structural characteristics of aluminosilicate-based alkaline cements are also described, and the key advances made in the understanding of synthetic gels are discussed. The paper ultimately finds hybrid cements to be technologically viable materials for contemporary construction.

Alkali activation is a highly active and rapidly developing field of activity in the global research and development community. Commercial-scale deployment of alkali-activated cements and concretes is now proceeding rapidly in multiple nations. This paper reviews the key developments in alkali-activated materials since 2011, with a particular focus on advances in characterisation techniques and structural understanding, binder precursors and activation approaches, durability testing and design, processing, and sustainability. The scientific and engineering developments described in this paper have underpinned the on-going scale-up activities. We also identify important needs for future research and development to support the optimal and appropriate utilisation of alkali activated materials as a component of a sustainable future construction materials industry.

This study investigated the effects of three shaped steel fibers (straight, corrugated, and hooked-end) with different fiber contents by volume (Vf = 0, 1%, 2%, and 3%) on mechanical properties of ultra high performance concrete (UHPC). The involved properties included flowability, compressive strength, and flexural behavior. According to the characteristics of the obtained three-point flexural load–deflection curve and the existing constitutive model of uniaxial compression, a new model for flexural load–deflection based on least square fitting was proposed. The results indicated that increased fiber content and use of deformed fibers could gradually decrease the flowability of UHPC. They also had significant effects on compressive and flexural behavior of UHPC. With incorporation of 3% straight steel fibers, its compressive and flexural strengths reached over 150 and 35 MPa at 28 d. For the concrete with 3% hooked-end and corrugated fibers, the compressive strengths at 28 d increased by 48% and 59% compared to those with the same amount of straight fiber. Steel fiber content had limited effect on the first crack strength and first crack deflection of flexural load–deflection curve of UHPC, but showed considerable effects on the peak load. The proposed model fitted well with the experimental results with correlation coefficient over 0.9.

Steel slags are industrial by-products of steel manufacturing, characterized as highly calcareous, siliceous and ferrous. They can be categorized into basic oxygen furnace (BOF) slag, electric arc furnace (EAF) slag, and ladle furnace (LF) slag. They are found to be useful in many fields, such as road construction, asphalt concrete, agricultural fertilizer, and soil improvement. However, better utilization for value-added purposes in cement and concrete products can be achieved. In this paper, an overview of the recent achievements and challenges of using steel slags (BOF, EAF and LF slag) as cement replacement (usually ground into powder form with the size of 400–500 m2/kg) and aggregate in cement concrete is presented. The results suggest that the cementitious ability of all steel slags in concrete is low and requires activation. For the incorporation of steel slags as aggregate in concrete, special attention needs to be paid due to the potential volumetric instability associated with the hydration of free CaO and/or MgO in the slags. Studies have indicated that adequate aging/weathering and treatments can enhance the hydrolyses of free-CaO and -MgO to mitigate the instability. Considering the environmental and economic aspects, steel slags are also considered to have a potential use as the raw meal in cement clinker production.

This paper deals with the morphology, fineness and pozzolanic activity of four glass powders: one (GP-fine) from the screening of crushed waste glasses, one (GP-dust) from a dust collector for the glass crushing process and two (GP-4000 and GP-6000) from further grinding of the powder from the dust collector in a ball mill. GP-fine and GP-dust consist mainly of large flaky particles, while GP-4000 and GP-6000 consist mainly of small angular particles. The finenesses of these glass powders are measured by particle size distribution and Blaine fineness method. For a similar particle size distribution, ground glass powder has a higher Blaine specific surface area than Portland cement due to the angular morphology of glass particles. Finely ground glass powders exhibited very high pozzolanic activity. The finer the glass powder is, the higher its pozzolanic reactivity is. An increase in curing temperature accelerates the activation of pozzolanic reactivity of both glass powder and coal fly ash in terms of strength development rate. Mortar cube strength results (ASTM C109) indicated that curing temperature has a greater influence on the glass powder than on fly ash. The rapid mortar bar expansion test (ASTM C1260) results indicate that the replacement of Portland cement with ground glass powder also reduces the expansion due to alkali–aggregate reactions, although it is not as effective as coal fly ash.

The development of low-carbon binders has been recognized as a means of reducing the carbon footprint of the Portland cement industry, in response to growing global concerns over CO2 emissions from the construction sector. This paper reviews recent progress in the three most attractive low-carbon binders: alkali-activated, carbonate, and belite-ye'elimite-based binders. Alkali-activated binders/materials were reviewed at the past two ICCC congresses, so this paper focuses on some key developments of alkali-activated binders/materials since the last keynote paper was published in 2015. Recent progress on carbonate and belite-ye'elimite-based binders are also reviewed and discussed, as they are attracting more and more attention as essential alternative low-carbon cementitious materials. These classes of binders have a clear role to play in providing a sustainable future for global construction, as part of the available toolkit of cements.

Copper slag is a by-product obtained during matte smelting and refining of copper. The common management options for copper slag are recycling, recovering of metal, production of value added products such as abrasive tools, roofing granules, cutting tools, abrasive, tiles, glass, road-base construction, railroad ballast, asphalt pavements. Despite increasing rate of reusing copper slag, the huge amount of its annual production is disposed in dumps or stockpiles to date. One of the greatest potential applications for reusing copper slag is in cement and concrete production. Many researchers have investigated the use of copper slag in the production of cement, mortar and concrete as raw materials for clinker, cement replacement, coarse and fine aggregates. The use of copper slag in cement and concrete provides potential environmental as well as economic benefits for all related industries, particularly in areas where a considerable amount of copper slag is produced. This paper reviews the characteristics of copper slag and its effects on the engineering properties of cement, mortars and concrete.

Magnesium phosphate cement (MPC) is gaining attention in the field of rapid repair and coatings due to its superior qualities, yet little research has been done on the carbon footprint of MPC preparation. It's necessary to investigate its environmental implications for the sustainable development and application of MPC. This study develops a life cycle inventory of the production of MgO with three different production processes and the production of two phosphates and applies the inventory to conduct a life cycle assessment from cradle to gate for four scenarios of MPC production: Scenario 1 (S1) - dry route MgO and potassium dihydrogen phosphate (PDP) as raw materials; Scenario 2 (S2) - wet route MgO and PDP as raw materials; Scenario 3 (S3) - salt lake MgO and PDP as raw materials; Scenario 4 (S4) - dry route MgO and ammonium dihydrogen phosphate (ADP) as raw materials. Moreover, the sensitivity analysis and cost analysis of MPC are carried out. In order to comprehensively evaluate the low carbon properties of MPC, the carbon emissions of MPC and the commonly used rapid repair materials and coatings are compared. Results indicate S2 shows the highest global warming, which is 3.97%, 74.55, and 1.41% higher than S1, S3, and S4, respectively. The environmental impact of MPC mainly comes from the production stage of MgO and phosphate (52% - 67%). In three MgO production routes, S3 shows the best environmental performance. In two phosphates, S4 has a smaller impact on most impact categories. Sensitivity analysis also indicates that MgO and phosphate have a greater impact on the production of MPC. In addition, the cost of S2 is 2.91%, 0.37%, and 15.40% higher than that of S1, S3, S4, respectively, and S4 shows the best economic benefit. Furthermore, MPC has great advantages in rapid repair and coating, and can reduce carbon emissions by 12% - 97% compared to other rapid repair materials and coatings.