混凝土碱集料反应（Alkali-Aggregate Reaction,AAR）被比喻作混凝土的“癌症”,一旦发生致结构受损,很难修复弥补,代价很大。使用矿物掺合料抑制混凝土AAR膨胀是有效、低碳的方法之一,同时还可以使矿物废弃物资源化再利用,并解决环境污染问题。本文对矿物掺合料粉煤灰、陶瓷抛光渣及矿渣对AAR抑制作用进行了重点研究,从材料化学组分的角度深入分析矿物掺合料对AAR的抑制机理,建立了砂浆碱集料反应膨胀模型和碱集料反应抗压强度和抗折强度模型。全文的主要工作包含以下几个方面:采用陶瓷抛光渣、粉煤灰、矿渣作为矿物掺合料,按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中的“碎石或卵石的碱活性试验（快速法）”中的方法制备砂浆试样进行膨胀率、抗压强度、抗折强度测定,并对试样进行SEM辅助EDS分析。研究表明,陶瓷抛光渣、粉煤灰对AAR膨胀的抑制效果要优于矿渣;综合考虑对AAR膨胀的抑制效果和强度要求,得出合理的陶瓷抛光渣或粉煤灰掺量均为20%～30%,矿渣掺量则应大于30%。通过观察试样界面微观结构、分析界面过渡区元素Si、Ca、Na、K、Al的分布规律,发现了K、Al元素富集的现象,探究得到掺合料抑制碱集料反应的新机制。将添加和浸泡的Na OH碱溶液变为KOH碱溶液,对不同碱环境下陶瓷抛光渣对水泥基材料AAR膨胀的抑制效果进行了研究。表明两种碱液环境下,各陶瓷抛光渣掺量时对AAR膨胀均有显著抑制作用,且掺量越大,AAR膨胀率越小。当陶瓷抛光渣掺量≤20%时,Na OH碱环境下产生的膨胀更小;其掺量≥30%时,KOH碱环境下产生的膨胀更小。陶瓷抛光渣能有效抑制AAR膨胀的原因是其中的高Si O2、高Al2O3和低Ca O含量。利用试验数据,从砂浆体系化学组分的角度研究是否存在碱的阈值效应,及试样界面过渡区的元素含量与AAR膨胀的关系。研究表明,AAR存在碱的阈值效应,掺合料中的碱与AAR膨胀因相关性不高所以可不计入总碱;采用矿物掺合料可以使碱的阈值增大,降低因碱而产生AAR的风险;体系中氧化钙含量也存在阈值效应,其大于50%时会使AAR膨胀陡然增大;砂浆的化学组分与AAR膨胀存在规律,14 d膨胀值与砂浆体系中(2Na2Oeq+Ca O)/Si O2获得最佳拟合;近集料区Si、Al含量与AAR膨胀成反比,Ca含量与AAR膨胀成正比。通过对无掺合料试样、掺抛光渣、粉煤灰和矿渣试样的膨胀率、SEM辅助EDS的结果研究分析,总结出矿物掺合料抑制AAR膨胀主要原因:掺矿物掺合料使水泥用量减少,降低了砂浆的碱浓度,减弱对集料中活性Si O2的侵蚀;增大砂浆体系中Si O2含量,提高水泥砂浆对碱的吸附能力,降低水化产物碱度,减弱Na与Ca的协同效应;增大体系中Al2O3含量,K+和Al3+可在界面区富集,生成非膨胀性架状的（K,Na）Al Si O4结晶体。采用随机骨料模型建立碱集料反应膨胀模型、抗压和抗折强度模型。通过试验数据反演算出材料参数,建立了碱集料反应强度模型,通过计算模拟发现AAR膨胀会降低砂浆抗压和抗折强度,但它并不是导致强度下降的唯一原因,外加碱对水泥水化和固相产物性能会产生不利影响;探讨了界面过渡区对砂浆强度的影响,表明界面过渡区的厚度及弹性模量对砂浆强度的影响有限;相同荷载作用下,产生AAR膨胀砂浆的内部应力大于未膨胀的砂浆。