盐城市快速路网三期工程线路包括3座主线桥和9座互通匝道桥，该线路是盐城市规划“田字+放射线”的重要部分。该线路所在位置地势平坦、低洼，水系丰富，地下水位和流量变化均较大，流水侵蚀严重。地表水处于干湿交替环境中，对桥梁混凝土具有腐蚀作用，对混凝土力学性能和耐久性能要求较高 ^[1,2,3]。

　　 研究表明，水泥混凝土材料在流水侵蚀和干湿循环作用下会加速劣化，进而影响混凝土结构的使用性能和寿命 ^[4,5,6,7,8]。为解决混凝土结构在恶劣服役环境下的性能衰减问题，开发具有优良性能的高性能混凝土已成为必然趋势，有关研究表明，引入活性矿物掺合料已成为制备高性能混凝土的主要技术途径 ^{[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]}。江苏地区火力发电厂与矿厂众多，矿物掺合料资源丰富，但限于技术水平，废弃矿物掺合料利用率不足30%，不仅造成矿物掺合料的浪费，又对环境造成极大污染。基于此，结合当地资源，通过单掺、二元复掺和三元复掺矿物掺合料及调整掺合料掺加比例，制备高性能混凝土。

　　 1)胶凝材料选用P·O42.5级普通硅酸盐水泥，主要性能指标如表1所示。选用S95级矿粉，活性指数和烧失量分别为97%,0.10%。硅灰由当地生产厂家提供，比表面积25m²/g。粉煤灰为当地II级灰，细度和烧失量分别为15.8%,7.48%。

　　 2)骨料细骨料为当地天然河砂，细度模数2.7，表观密度2.65g/cm³。粗骨料为粒径5～20mm的连续级配碎石，表观密度2.72g/cm³，压碎值为10.7%。

　　 3)外加剂试验用外加剂为聚羧酸高性能减水剂，掺量为水泥质量的1.1%。

　　 在前期试验的基础上，本试验配合比为:胶凝材料用量550kg/m³、水胶比0.32、砂率40%，混凝土胶凝材料组成和坍落度测试结果如表2所示。

　　 试验方法、测试指标如表3所示，参考规范为JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》、GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，测完力学强度后，挑选水泥石与骨料黏结部分，烘干放入无水乙醇终止水化，采用压汞法观察试样孔结构。采用SU3800型扫描电子显微镜观察试样微观形貌 ^[4]。

　　 由表2坍落度测试结果可知，基准混凝土(C-0组)坍落度为165mm，与C-0组相比，单掺50%矿粉(C-1组)和单掺50%粉煤灰(C-5组)混凝土坍落度分别提高15.15%,27.27%，而二元复掺矿物掺合料可提高混凝土坍落度6.06%～33.33%。可知二元复掺矿物掺合料可显著提高混凝土坍落度，且坍落度随双掺组分中粉煤灰掺量的增加而增大。

　　 图1a所示为粉煤灰、矿粉和硅灰掺配方式及比例对试件抗压强度的影响，由图1a可知，基准混凝土28d强度为60.2MPa,C-1～C-5组混凝土抗压强度较基准混凝土提高25%左右。二元复掺矿物掺合料(矿粉+粉煤灰)可大幅提高混凝土28d抗压强度，抗压强度随着粉煤灰掺加比例的提高而降低。当矿粉和粉煤灰掺加比例为6∶4时(C-2组)，混凝土28d抗压强度达最大值(77.51MPa)，较同龄期基准混凝土提高28.8%，故建议矿粉和粉煤灰最佳掺加比例为6∶4。三元复掺矿物掺合料混凝土28d抗压强度较二元复掺试件有小幅度降低，但仍高于基准试件。综上，二元复掺矿物掺合料对提升混凝土强度的效果最佳，且最佳掺配方式为矿粉∶粉煤灰为6∶4。这可能是因为，矿物掺合料的火山灰效应、微集料填充作用和二次水化效应增加了水泥石密实度，进而提高混凝土抗压强度。但由于比表面积较大的矿物掺合料吸附部分水分，使拌合用水量不足，导致水泥颗粒水化不充分，故三元复掺试件抗压强度出现小幅度降低 ^[4,7,8]。

　　 图1b所示为粉煤灰、矿粉和硅灰掺配方式及比例对试件抗折强度的影响，由图1b可知，与掺合料对抗压强度的影响类似，二元复掺掺合料体系中矿粉和粉煤灰比例为6∶4时，试件28d抗折强度达最大值(9.31MPa)，较同龄期基准混凝土提高9.4%。

　　 图2所示为矿物掺合料掺加比例对试件抗氯离子扩散系数和6h导电量影响试验结果，由图2可知，基准混凝土扩散系数为3.4×10^-12m²/s，二元复掺矿物掺合料试件扩散系数均<3.2×10^-12m²/s，且随着矿粉组分比例的增大，试件扩散系数不断减小。当矿粉比例为50%时，试件扩散系数为2.1×10^-12m²/s，这是因为具有巨大的表面积和表面能的矿粉能吸附自由氯离子，抑制其在混凝土中的迁移，故降低试件内部自由氯离子含量。基准试件6h导电量为1 200.11C，而引入矿物掺合料后，试件导电量最大仅为934.38C。综上，矿粉对改善混凝土抗氯离子渗透性能效果极佳。

　　 图3所示为矿物掺合料掺加比例对试件抗压强度损失率的影响，由图3可知，基准混凝土经90,180d干湿循环后，试件抗压强度损失率分别达22.7%,27.6%。与基准试件相比，二元复掺掺合料经90,180d干湿循环后，试件质量损失率出现大幅降低。其中，C-2～C-4组经180d干湿循环后，质量损失率分别为20.22%,16.50%,16.10%。综上，试件抗硫酸盐侵蚀性能随着二元复掺体系中粉煤灰组分比例的增大而提高。这是因为矿物掺合料的引入减小水泥石孔隙率，阻碍侵蚀离子进入混凝土的侵蚀通道。另外，粉煤灰的二次水化反应消耗水泥水化产物，导致石膏晶体难以生成，故有利于避免水泥石发生石膏结晶型侵蚀。

　　 吴中伟院士依据孔级配和孔隙率指标将混凝土中的孔分级为无害孔(<20nm)、少害孔(20～50nm)、有害孔(50～200nm)和多害级孔(>200nm) ^[4]。图4所示为矿物掺合料掺加比例对试件孔结构的影响，由图4可知，基准试件无害孔、少害孔、有害孔和多害级孔比例分别为20.79%,54.22%,14.28%,10.71%。复掺矿物掺合料后，试件少害孔和多害级孔比例降低，而无害孔比例明显提高。其中，二元复掺矿物掺合料体系中随着粉煤灰组分比例的提高，试件无害孔比例增加，即粉煤灰有利于增加水泥石密实度。三元复掺矿物掺合料混凝土无害孔比例进一步增加，为50.1%。

　　 图5所示为复掺矿物掺合料高性能混凝土SEM图，由图5a可知，基准混凝土微观结构存在明显孔隙，水泥水化产物分布较分散。由图5b,5c,5d可知，二元复掺矿物掺合料(矿粉+粉煤灰)混凝土存在较多C-S-H凝胶，且AFt彼此搭接完好，并与C-S-H凝胶形成空间网络结构，增加水泥石密实度。这是因为矿物掺合料物理填充作用和与CH二次水化反应生成的C-S-H凝胶，优化混凝土界面过渡区及界面处CH的结晶取向。由图5e可知，试件内部水化产物更为丰富(C-S-H凝胶数量更多，AFt彼此搭接成网状结构)，微观结构进一步密实。综上，复掺矿物掺合料对提升混凝土密实度有积极作用。

　　 鉴于盐城市快速路网三期桥梁工程具有受流水侵蚀严重、对混凝土力学强度和耐久性能要求高等特征，结合当地矿物掺合料资源，通过调整矿物掺合料掺加比例，制备高性能混凝土，通过试验研究得出以下结论。

　　 1)与基准试件相比，引入矿物掺合料可明显提高混凝土坍落度，二元复掺矿物掺合料混凝土坍落度提高6.06%～33.33%，且坍落度随着双掺组分中粉煤灰比例的增加而增大。

　　 2)二元复掺矿物掺合料对混凝土强度提升效果更明显，随着粉煤灰比例的增加，混凝土强度呈降低趋势，当矿粉和粉煤灰掺加比例为6∶4时，试件抗压和抗折强度达到最大值。

　　 3)复掺矿物掺合料可大幅提高混凝土抗氯离子渗透性能和抗硫酸盐侵蚀性能。复掺掺合料体系中，提高矿粉掺加比例对改善混凝土抗氯离子渗透性能更有效，提高粉煤灰的掺加比例对改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能更有效。

　　 4)复掺矿物掺合料可增加体系水化产物数量，减少孔隙率，优化孔隙结构，增加水泥石密实度，从而提高混凝土力学性能。