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在水泥和混凝土材料中使用辅助性胶凝材料,具有较好的环境效益和可观的经济效益,同时能够显著改善混凝土性能。本文从胶凝材料的颗粒级配出发,以控制水泥用量,提高硬化浆体性能为目标,开展复合胶凝材料组成设计,并对复合胶凝材料的水化性能进行了试验研究,分析了胶凝材料体系中各个组分在水化过程中的物理和化学作用,以指导实际生产应用中的复合胶凝材料体系设计。主要研究内容和相关结论如下:(1)为了获得高强度、结构致密的硬化浆体,同时尽量减少水泥熟料的用量,开展了复合胶凝材料体系的组成设计研究,设计基于颗粒紧密堆积原则以及化学活性与颗粒级配相匹配的原则,并考虑拌和状态下的颗粒重分布进行修正。(2)复合胶凝材料的水化过程是各组分水化反应叠加的结果,不同的胶凝材料之间存在相互促进或制约因素。粉煤灰对复合胶凝材料的早期水化过程有迟滞作用,降低整体反应速率,减少水化放热;矿渣则能加快反应进程,促进水泥水化,但其降低水化热的效果不明显。矿物掺合料的反应消耗Ca(OH)2,降低体系碱含量,但孔溶液碱度能够保持长期稳定。在复合胶凝材料体系中,水泥的反应程度最高,矿渣其次,粉煤灰最低。(3)温度升高时,复合胶凝材料总体的水化速率、水化放热量、水化程度提高,这使得浆体结构更加密实,强度提高。升温对复合体系中水泥水化的促进作用要强于对矿渣和粉煤灰水化的促进作用,同时升高温度对硬化浆体性能的提升作用主要表现在水化早期。(4)化学结合水与硬化浆体强度之间有较强的线性相关关系,结合水含量表征了化学作用对浆体强度发展的贡献;复合胶凝材料硬化浆体的孔结构可以按照一定的特征孔径进行划分,该特征孔径与胶凝材料的特性和水化产物有关。(5)大掺量矿渣混凝土使用40%水泥,达到了预期强度,并具有较优的抗渗性、抗碳化性能和体积稳定性,具备实际应用的可能。