超细掺合料对硅酸盐水泥混凝土早期水化和微结构的影响机理研究

The ultrafine treatment of mineral admixtures (MA) not only can solve the problem of the insufficiency of high-quality MA, ensuring the supply of high-performance concrete but also can increase the replacing ratio of cement by MA, ensuring the sustainable development of the concrete industry. In this project, ultrafine slag and ultrafine limestone powder will be selected as the research object to determine the mechanisms of these ultrafine MAs with various reactivity on the early hydration of Portland cement and different contributions of these mechanisms to the total hydration kinetics of composite cementitious materials. Based on the research results of the mechanisms of the effect of ultrafine powders, the hydration kinetic model will be developed to characterize the effects of ultrafine powders on the different physicochemical processes by formulation and quantification. The mechanism of the influence of ultrafine powders on the formation and development of microstructure of cement concrete will be researched.

掺合料的超细化处理不仅能够解决优质掺合料不足的问题，保障高性能混凝土的供应，还可以提高混凝土中掺合料取代水泥的比例，保障混凝土行业的绿色可持续发展。本项目以超细矿渣和超细石灰石粉为研究对象，深入探究不同活性的超细掺合料在硅酸盐水泥早期水化进程中的作用机理，并明确超细掺合料的各种作用机理对硅酸盐早期水化的整体贡献；在明确超细掺合料作用机理的基础上，建立复合硅酸盐水泥水化动力学模型，对掺合料的作用效果进行公式化、定量化表征；结合超细掺合料作用机理的研究结果和动力学模型的计算结果，对含超细掺合料的水泥混凝土微结构进行定量分析，并与浆体孔结构、混凝土吸水率等实验结果相对照，明确超细掺合料对硅酸盐水泥混凝土微结构的影响机理。

随着混凝土行业的发展，优质掺合料的存量越来越少，而随着粉磨工艺的不断发展和粉磨设备的不断更新，生产出满足建筑工业所需的超细掺合料的经济成本不断降低。超细粉磨是提高矿渣等材料胶凝活性最经济的物理方法。超细粉磨可以解决优质高活性矿物掺合料不足的问题，同时超细活性矿物掺合料可以保障特殊混凝土结构中的超高性能混凝土的制备。本项目重点分析了超细惰性掺合料的表面属性对其成核作用的影响机制；研究了超细活性掺合料的火山灰反应动力学，并通过实验和模型模拟定量表征了火山灰反应动力学参数；研究了超细矿渣替代硅灰制备超高性能混凝土的可行性以及不同反应活性、不同易磨程度在大掺量工业固废复合水泥基材料中的粒度优化原则。本项目的研究结果将为高品质超细掺合料的生产及其在绿色高性能混凝土中的应用提供理论基础。