以水泥混凝土为代表的水泥基复合材料是现代土木工程中最主要的和不可替代的构筑材料。现已发现其耐久性出现了种种问题，钢筋腐蚀破坏被确认为是导致钢筋混凝土结构过早破坏的一个最主要的原因，而氯离子的侵蚀则是引起钢筋腐蚀的首要因素。因此，有必要对氯离子对水泥基复合材料的渗透机理及提高抗氯离子渗透能力的措施开展研究。 已有实验证实，超细矿物功能材料和新型高效减水剂的引入对混凝土的综合性能有明显改善作用。本论文正是在此基础上，首先对几种典型矿物功能材料的组成、结构、粒度、功效进行了系统分析，然后研究了作为功能材料对混凝土的微观结构、宏观物理力学性能和以抗氯离子渗透性为重点的耐久性的影响效果，并详细探讨了矿物功能材料对氯离子渗透与固化的机理。本论文的主要成果包括以下几个方面： (1)采用XRD、SEM、BET、激光粒度分析仪等多种测试手段，探明了以硅灰，超细磨粒化高炉矿渣，优质粉煤灰及偏高岭土超细粉等4种超细矿物功能材料的组成、结构、粒度分布、比表面积等基本性质；从理论上分析了矿物功能材料在混凝土中的4种效应，即火山灰效应、填充密实效应、微集料效应、表面吸附效应，并由此发挥出增塑、温峰削减(降热)，增强及耐久性改善等作用；通过相关理论分析，推导出矿物功能材料的合理粒径范围在5μm～15μm，即勃氏比表面积为4500cm~2／g～7500cm~2／g。 (2)提出了矿物功能材料的概念，探讨了以工业废料为基料的矿物功能材料的制备技术，特别研究了偏高岭土作为高性能混凝土功能材料的可行性。 (3)对水泥、混凝土的宏观物理力学性能试验结果证明：矿物功能材料对水泥、混凝土的物理、力学性能的影响效果取决于矿物功能材料的种类与掺量。适量硅灰、优质粉煤灰、矿渣超细粉的加入，改善了混凝土的工作性、水化热及强度(特别是后期强度)；适量偏高岭土对水泥混凝土强度产生有利影响，但对工作性会有一些不利影响，主要是加大水胶比。 (4)氯离子在混凝土中的迁移方式有三种：扩散、毛细管吸附和渗透。采用ASTMC1202-94的快速氯离子渗透法对掺入超细矿物功能材料的水泥砂 武汉理工大学硕士论文 浆、水泥混凝土的氯离子渗透性进行了测定。试验结果表明，不同种类 与掺量、以不同组合方式掺入的矿物功能材料对水泥砂浆及混凝土的抗 氯离子渗透性的影响效果不同。双掺效果普遍优于单掺效果，充分证实 矿物功能材料之间的“超复合叠加效应”。单掺硅灰、粉煤灰、矿渣超细 粉均明显改善了水泥的抗氯离子渗透性，改善顺序按硅灰＞矿渣＞粉煤 灰递减，且随掺量增加，效果更加明显；在本次试验中，由于原料受潮 及掺量过大原因，单掺偏高岭土并没有取得预期结果。但是将其与硅灰 按一定比例双掺后，偏高岭土活性明显提高，对水泥砂浆的抗氯离子渗 透性有了显著改善。本试验结果为合理选择矿物功能材料的种类及掺配 方式，特别是偏高岭土的应用提供了思路。 由于钢筋的锈蚀主要由孔隙液中的自由氯离子决定，因而混凝土对氯离子的固化能力也是一个较为重要的参数。混凝土对氯离子的固化由两部分组成，混凝土组成材料对氯离子的初始固化和水化产物对氯离子的固化。在本试验条件下，水泥与矿物功能材料对氯离子的初始固化能力为：水泥（30％）＞粉煤灰Qj7％）＞硅灰门．4％）＞矿渣6．5％X而水化产物对氯离于的固化主要为水化氯铝酸钙（Friedel盐）生成及 C－S－H凝胶体的层间物理化学吸附作用。 在获得上述试验结果的基础上，进一步探讨了矿物功能材料对于改善氯离子渗透与固化的机理，克服了以往仅对最终结果做出评价的局限，为推广矿物功能材料在混凝土中的应用提供了理论依据和技术支持。