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随着我国经济的发展和人口的不断增加,建筑结构越来越高,结构形式越来越复杂,人们对结构材料的强度、耐久性以及环保性提出了更高的要求。混凝土作为最大宗的建筑材料,对环境的污染,资源及能源的消耗产生了巨大的影响。它的生产与使用给人类和地球带来了不可忽视的副作用。在混凝土生产和使用过程中,资源的过度开发与废弃以及其造成的环境污染和生态破坏,与地球资源、地球环境的容量有限性以及地球生态系统的安全性形成了尖锐的矛盾,对社会经济的可持续发展和人类自身的生存构成严重的威胁。矿物掺合料作为一种高活性掺合料,在满足了混凝土高强度、高耐久性的同时也为实现混凝土的绿色化找到一条有效的途径。超高强混凝土的主要特征是在较低的水胶比下,掺入活性超细掺合料和高效减水剂。使其满足高工作性的同时提高它的力学性能和耐久性能。超高强混凝土复合材料特别适用于高层、大跨等现代建筑工程和桥梁结构,其广泛使用已经取得了显著的技术、经济和社会效益。其应用前景非常广阔。 本文首先对超高强混凝土的制备技术进行了分析,然后对其力学性能和抗冻性能进行了研究,主要成果如下: (1)通过超高强混凝土力学性能试验,考察当硅灰掺量为10%时,不同龄期下、不同水胶比以及不同掺量的矿粉、粉煤灰和硅灰双掺或三者复掺后对混凝土抗压强度的影响。结果表明:当水胶比为0.21时,通过矿物掺合料的复合,采用常规成型工艺及标准养护方法,可配制出28d抗压强度达104.5MPa、56d抗压强度达112MPa的超高强水泥基材料。 (2)在上述基础上,进一步探究在不同水胶比下,不同的矿物掺合料进行双掺或复掺后,对超高强混凝土早期、中期、后期强度发展的影响程度进行具体的量化分析。结果表明:在水胶比相同的条件下,早期强度随着矿物掺合料掺量的增加呈现出先增后减的趋势,而且其发展速度要大于中后期的,可以达到28d强度的70%~80%左右。当硅灰的掺量一定时,矿粉和粉煤灰的掺量在40%以前,相同掺量的矿粉和硅灰双掺后,对早期强度的影响程度要大于粉煤灰和硅灰双掺以及它们三者复掺的情况。但是随着养护龄期的增长,28d、56d的抗压强度增长速度逐渐减缓,它们对早期强度的影响差距逐渐缩小。基本上粉煤灰后期的增长幅度要高于矿粉的增长幅度。 (3)通过超高强混凝土抗冻性试验,分析不同水胶比不同矿物掺合料对混凝土抗冻性的影响。结果表明:适量的矿物掺合料对混凝土的抗冻性有不同程度的增强效果,但是掺量过高时抗冻性反而会降低。当水胶比为0.21时,20%矿粉+10%硅灰、20%粉煤灰+10%硅灰以及20%矿粉+20%粉煤灰+10%硅灰分别双掺或复掺后得到的混凝土的抗冻性最好。在冻融循环300~550次作用下,质量几乎没有损失,而且在测量时发现冻融循环的初期,混凝土质量有上升现象,但是变化的速度比较缓慢,幅度很小。质量损失率均在0%~-0.2%以内变化。当冻融循环次数到达800次的时候,各组试件的质量损失率均在2%以内变化,都没有达到规范规定的5%的质量损失率。而且三者复掺的情况要好于两者复掺的情况,矿粉和硅灰双掺的增强效果要好于粉煤灰和硅灰双掺的时候。