在国家积极推进碳达峰、碳中和目标背景下, 水泥行业减少碳排放势在必行。大掺量矿物掺合料混凝土使用了大量矿物掺合料, 大幅减少了水泥用量, 因此受到较大关注。本文重点综述了大掺量矿物掺合料混凝土的碳化行为、微观机理研究现状和常用矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响; 总结了混凝土碳化的影响因素, 以及碳化行为的测试评价方法和优缺点; 最后, 提出了碳化可能存在的途径, 并指明了进一步的研究方向, 这对于改善大掺量矿物掺合料混凝土耐久性和降低建筑行业碳排放具有重要意义。

透水混凝土具有显著的孔隙特征，可有效缓解城市内涝，涵养地下水系。针对透水混凝土由孔隙大导致的抗压强度低等问题，采用矿物掺合料替代部分水泥作胶凝材料，能够实现降低生产成本并提高抗压强度的目的。本文以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等固体废弃物为掺合料，通过抗压强度、透水性能测试分析矿物掺合料单掺、复掺、三掺对透水混凝土性能的影响，并探究其水化机理。结果表明：复掺以及三掺体系的透水混凝土力学性能明显优于单掺体系；当三掺体系粉煤灰、矿渣、偏高岭土掺量分别为15%(质量分数，下同)、15%、10%时，透水混凝土性能最佳，抗压强度达22.1 MPa，孔隙率和透水系数分别为14.3%、3.27 mm/s，满足行业标准。

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

海洋工程建设中，海砂、珊瑚砂等原料中富含一定的氯盐，在配制过程中，原料中的氯离子进入钢筋混凝土引起内部侵蚀，导致钢筋混凝土结构失效。大量试验表明，水泥水化产物C-S-H凝胶和Friedel’s盐在提高水泥基材料内源氯离子固化能力、降低钢筋锈蚀风险等方面发挥着重要作用。水泥矿物、掺合料、外加剂、类AFm相材料的存在影响着C-S-H凝胶和Friedel’s盐的生成，进而改变水泥基材料的氯离子固化能力。本文综述了上述影响下C-S-H凝胶和Friedel’s盐的变化，进而分析了水泥混凝土中内源氯离子的固化效果，为采用氯离子固化材料解决钢筋混凝土氯离子侵蚀问题提供参考。

为了掌握蒸养混凝土的脆性特性, 以脆性系数和冲击韧性为评价指标, 研究了养护温度(20、45、55、65、75 ℃)及矿物掺合料对混凝土脆性的影响, 并通过扫描电子显微镜和压汞仪分析了养护温度和矿物掺合料对混凝土水化产物微结构和孔结构的影响。结果表明, 随着养护温度的升高或养护龄期的延长, 混凝土的脆性系数增大, 且蒸养降低了混凝土的冲击韧性, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料可以改善蒸养混凝土的脆性和抗冲击性能。较高养护温度导致水化产物结晶粗大, 界面过渡区形成微裂缝和基体孔隙率增大, 从而使蒸养混凝土脆性增大, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料改善了蒸养混凝土的孔结构和界面过渡区微结构。

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能, 推进HFC在海洋工程中的应用, 本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段, 研究了50 ℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明, 由于SL具有较高的火山灰反应活性, 掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能, 同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能, 且后期强度增长缓慢, 但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明, SL促进了水泥对氯离子的物理吸附, 而FA促进了水泥对氯离子的化学固化, SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

在钢筋混凝土结构服役过程中, 由环境侵蚀因素导致的耐久性问题是制约结构长效服役的重要原因, 其中, 氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土耐久性劣化的主要因素之一。在混凝土内掺加防腐添加剂, 可从促进钢筋表面成膜和改善混凝土自身性能(孔隙结构、水化过程、Friedel’s盐生成)等方面提升阻锈能力, 近年来逐渐成为研究热点。本文将防腐添加剂分为传统阻锈剂、绿色植物提取物阻锈剂、纳米材料以及矿物掺合料等四类, 从材料开发、作用机制、阻锈影响因素等方面对防腐添加剂的研究进行了综述。最后, 探讨了防腐添加剂研究中存在的问题, 并对未来的研究提出了建议, 以期为防腐添加剂能够更好地防治混凝土中的钢筋锈蚀问题提供参考。

为了更好地促进氯氧镁水泥(MOC)的工程化应用, 研究了原料配比、单掺不同磷酸盐改性剂、复掺磷酸与矿物掺合料改性剂对MOC耐水性能的影响。采用抗折强度、抗压强度(力学性能), 变异系数(强度随改性剂掺量变化的稳定性), 耐水系数(耐水性能)综合评价了改性剂对MOC耐水性能的改善效果, 并结合扫描电子显微镜分析耐水性能改善机理。结果表明: 当原料摩尔比n(MgO)∶n(MgCl2)∶n(H2O)=7∶1∶15, 且1.0%磷酸和60%硅灰(占MgO的质量分数)复掺时, MOC的耐水性能改善效果最佳, 改性后MOC的耐水系数在1.1以上; 微集料填充效应、火山灰效应、强度相(P5)稳定性的增强效应共同提升了MOC的耐水性能。

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高，导致其制作成本较高，而且自收缩比较大，对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC，并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明：采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性，替代率越高，拌合物的流动度越大；当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时，在标准养护下，对28 d抗压强度的影响较小，而在高温蒸养下，则会导致28 d抗压强度下降，当替代率达到100%(质量分数)时，无论是标准养护还是高温蒸养，都会显著降低28 d抗压强度；采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比，增大孔径，减少自收缩，且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。

黄金生产具有高价值、高成本、高污染、高排放的特点，黄金产业的绿色化对可持续发展具有重要意义。由于黄金矿石的含矿量低，生产过程中会产生大量尾矿，这些尾矿大量占用土地，造成巨大的环境负担，因此，黄金尾矿的资源化利用具有重要意义。黄金尾矿中富含硅元素，尾矿颗粒细小且具有潜在的火山灰活性，利用黄金尾矿生产水泥混凝土是实现尾矿建材化利用的理想途径。本文从黄金尾矿的物理-化学特性、颗粒特征和宏观颗粒群性质等方面出发，分析了黄金尾矿用于制备水泥熟料、砂浆及混凝土制品的可能性，总结了国内外利用黄金尾矿生产水泥、砂浆混凝土的研究进展，旨在为黄金尾矿的建材资源化高效利用和相关研究提供借鉴和参考。