本文主要研究了矿渣、矿渣与粉煤灰复合掺合料、矿渣与钢渣复合掺合料超 量取代(40％、50％、60％)水泥，超量系数K分别为1.1、1.2、1.3、1.4时，对 C60混凝土强度、氯离子渗透性和气体渗透性的影响，并对其中部分配比混凝土 做了收缩和碳化试验。同时研究了矿渣超量取代30％水泥，不同超量系数(1.1、 1.2、1.3、1.4和1.5)对C30混凝土强度、氯离子渗透性、气体渗透性和碳化 性能的影响。通过压汞试验和扫描电镜观察对混凝土硬化浆体进行了微观分析， 并结合宏观实验结果，根据紧密堆积理论和双电层理论，本文充分分析了磨细矿 物掺合料超量取代水泥对混凝土性能的改善机理。 实验结果表明，矿渣、矿渣与粉煤灰复合掺合料、矿渣与钢渣复合掺合料超 量取代水泥能有效提高C60混凝土早期强度;矿渣超量取代水泥混凝土后期强度 增长比未掺掺合料的基准混凝土和矿渣等量取代水泥混凝土快。从强度的实验结 果可知矿渣超量取代时，最优超代系数为1.3，矿渣与粉煤灰复合时为1.2，矿 渣与钢渣复合时为1.3。矿渣超量取代水泥对C60混凝土氯离子渗透性和气体渗 透性改善效果显著，取代水泥40％，超量系数为1.3时效果最佳。此时通过电量 降低为648C，气渗系数降低为3.84×10-17;超量取代水泥量达60％时，混凝土抗 氯离子渗透性和气体渗透性仍优于基准混凝土。矿渣与粉煤灰复合掺合料超量取 代水泥与矿渣等量取代相比对C60混凝土氯离子渗透性影响不大;而对于气体渗 透性有所改善。矿渣与钢渣复合掺合料超量取代水泥不利于C60混凝土抗氯离子 渗透性，但对气体渗透性改善明显。混凝土收缩率随矿渣超量取代水泥量的增大 而增大，当取代水泥低于50％时，收缩率不超过基准混凝土和等量取代混凝土。 矿渣与粉煤灰复合掺合料超量取代水泥能略微减小混凝土收缩，矿渣与钢渣复合 掺合料能明显减小混凝土收缩。同时，磨细矿物掺和料超量取代水泥可以增强混 凝土抗碳化能力，矿渣超量取代水泥40％，超量系数为1.3时效果最佳。 采用矿渣超量取代的方法能显著增强C30混凝土抗氯离子渗透能力、抗气体 渗透能力和抗碳化能力;超量系数1.4时混凝土抗压强度最高，碳化深度最小; 超量系数1.5时，氯离子渗透性和气体渗透性最低。 磨细掺合料超量取代水泥能充分发挥微粉的物理填充作用，从降低浆体孔隙 率或改善其孔径分布两个方面改善混凝土性能。矿渣超量取代水泥没有降低硬化 浆体的孔隙率，但可细化孔径，孔径小于5nm的孔含量高达34.11％。粉煤灰与 矿渣复合掺合料和钢渣与矿渣复合掺合料超量取代水泥可降低浆体孔隙率。SEM 分析知磨细矿物掺合料超量取代使混凝土集料界面结构非常紧密，同时，矿渣发 生化学反应生成的C-S-H凝胶还能有效起到化学密实作用。 应用Aim和Goff紧密堆积理论模型和相关实验数据，可推导出不同矿物掺 合料超量取代水泥的合理掺量，发现理论计算得到的数据与宏观和微观实验结果 能很好的吻合。充分说明了磨细掺合料超量取代水泥时物理填充效应的重要作 用。根据微观实验结果和紧密堆积理论的推倒，利用双电层理论能很好的解释磨 细矿物掺合料超量取代水泥对混凝土氯离子渗透性改善作用。 综上所述，磨细掺合料超量取代水泥能有效改善混凝土材料微观结构和宏观 性能，尤其是氯离子渗透性和气体渗透性，从而有效增强混凝土对钢筋的保护能 力。 关键词:钢筋锈蚀; 超量取代; 氯离子渗透性; 气体渗透性; 紧密堆积