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粉煤灰和矿渣粉是产量大的工业废渣,在混凝土中被大量利用不仅能节约水泥熟料、降低能耗,而且能够减少环境污染。然而,大掺量粉煤灰和矿渣粉对混凝土早期开裂的影响机理非常复杂,研究发现存在着正负效应和较大争议;如何正确评价此影响对大量有效的利用工业废渣,促进低碳绿色社会发展具有重要意义。目前多数研究是从单一因素,标准条件下的水泥基材料收缩性能角度分析混凝土早期开裂;实验室研究结果与工程实践之间存在很大差异;主要原因在于实际应用中,浇筑成型的混凝土处于水化-温度-湿度-约束多场耦合作用的环境,其早期开裂风险是多因素共同作用的结果。对此,本文开展基于水化-温度-湿度-约束多场耦合机制的大掺量工业废渣混凝土早期开裂行为研究。重点研究了大掺量粉煤灰和矿渣粉混凝土在硬化阶段“水化-温度-湿度”交互作用对其早期性能的影响规律;基于“水化-温度-湿度-约束”多场耦合作用机制建立模型,对大掺量工业废渣混凝土早期开裂风险进行分析。一、温-湿度耦合大掺量工业废渣水泥基材料的早期水化历程研究通过不同温度、水胶比和掺量条件下微量热试验,热重试验(TG)以及扫描电镜(SEM)分析了大掺量粉煤灰和矿渣粉对于水泥早期水化的影响;大掺量粉煤灰和矿渣粉能有效的促进水泥早期水化。揭示了胶凝体系中粉煤灰和矿渣粉的早期水化机理;7天内矿渣粉水化发展迅速,水化程度达20%左右,而粉煤灰的水化程度<5%。研究了温度-湿度耦合条件下,大掺量粉煤灰和矿渣粉水泥基体系的水化程度;高温能够有效的提高大掺量粉煤灰水泥基材料早期水化程度;对于低水胶比大掺量粉煤灰和矿渣粉水泥基材料,提高水胶比对胶凝材料早期水化没有明显促进作用。修正了大掺量粉煤灰和矿渣粉水泥材料早期水化的活化能;建立了温-湿度耦合大掺量粉煤灰和矿渣粉水泥基材料水化模型。二、多场耦合条件下大掺量工业废渣混凝土早期开裂抗力研究通过立方体抗压、劈裂抗拉和超声波试验研究了大掺量粉煤灰和矿渣粉对混凝土早期抗压强度、抗拉强度和弹模发展的影响规律;矿渣粉早期水化对混凝土早期强度增长起到了明显促进作用。揭示了温度促进大掺量粉煤灰混凝土早期强度发展的机理;结合修正后的早期水化活化能,基于等效龄期和水化程度,拟合了大掺量工业废渣混凝土早期强度发展模型。三、多场耦合条件下大掺量工业废渣混凝土早期变形及驱动力研究通过自收缩试验、高精度内部湿度仪及毛细管负压试验的同步测试揭示了大掺量粉煤灰和矿渣粉对混凝土早期自收缩的影响机理。大掺量粉煤灰水化程度低,延迟了混凝土内部湿度下降时间,减少早期自收缩;矿渣粉水化程度高,消耗相对较多的毛细孔水,导致混凝土内部湿度加速下降,增加早期自收缩。试验分析了混凝土早期热变形和热膨胀系数。采用POWERS模型计算大掺量粉煤灰和矿渣粉混凝土早期毛细孔饱和系数,基于温度-湿度-水化耦合机制,修正了多场耦合条件下大掺量工业废渣混凝土自收缩模型。通过温度-应力试验机验证,模型能够较好的模拟多场耦合条件下大掺量粉煤灰和矿渣粉混凝土早期变形。通过圆环约束试验分析了大掺量粉煤灰和矿渣粉对混凝土早期应力松弛的影响;大掺量粉煤灰更加明显降低混凝土早期应力松弛系数。建立了指数模型可较准确的得到大掺量粉煤灰和矿渣粉混凝土早期应力松弛系数。四、多场耦合大掺量工业废渣混凝土早期开裂评价模型及开裂行为模拟在等效应力等理论的基本框架下,结合约束条件及应力松弛,建立了多场耦合作用下大掺量工业废渣混凝土早期开裂的评价模型,对大掺量工业废渣混凝土早期开裂风险进行定量评价。采用有限元分析建模,对实际工程中大掺量工业废渣混凝土侧墙和底板的开裂风险进行评估,并对不同厚度不同浇筑长度条件下的构件开裂风险进行定量分析,为实际工程提供参考。