混凝土的孔结构关系到混凝土材料的强度及耐久性,良好孔结构能够显著地提高混凝土的力学性能和耐久性能。粉煤灰作为一种性能优良的矿物掺合料,具有良好的物理填充效应、形态效应和化学火山灰效应,它的适量掺入能够较好地优化孔径分布、细化平均孔径、降低孔隙率,显著改善混凝土的孔结构,因此,研究粉煤灰掺量和粒度分布对混凝土的孔结构和宏观性能影响意义重大。本文首先研究了粉煤灰掺量和粒径对混凝土抗压强度的影响,其次,从胶凝材料的水化机理着手,研究了粉煤灰的掺量和粒径分布对粉煤灰-水泥体系水化放热特征的影响规律,再次,研究了粉煤灰掺量及粒度分布对混凝土孔结构和微观形貌的影响,然后,为明确粉煤灰粒径分布区间与混凝土宏观力学性能以及孔隙率、平均孔径等孔结构参数相互关系,采用分析小样本、贫信息、不确定性问题时经常采用的灰色关联理论研究了粉煤灰各粒度分布区间与混凝土抗压强度和孔结构参数的灰色关联度。研究了粉煤灰掺量及粒度分布对混凝土抗压强度及水化特征的影响。结果表明,粉煤灰的掺入会降低混凝土的早期抗压强度,且随着龄期的延长,掺粉煤灰的混凝土抗压强度逐渐接近对照组强度。粉煤灰粒径越细其对混凝土抗压强度的贡献作用越为明显。胶凝材料水化放热特性显示:粉煤灰的掺加可以降低粉煤灰-水泥复合胶凝材料总放热量,粒度的改变也会明显影响粉煤灰-水泥复合胶凝材料水化放热速率。随着粉煤灰粒度的变细,复合胶凝材料的水化放热速率曲线峰值提前,较细粉煤灰能促进水泥的水化,进而提高水泥早期的放热量。研究了不同粉煤灰掺量及粒度分布对混凝土孔结构参数和微观形貌特征的影响。结果表明,粉煤灰的掺入会明显改善混凝土的孔径分布,降低混凝土的孔隙率,细化平均孔径。当粉煤灰掺量为15%时,混凝土中无害孔和少害孔的含量相对较高,有害孔和多害孔的含量相对较低。在变温养护条件时,粉煤灰掺量为15%所对应的混凝土的孔隙率相对较低、平均孔径相对较小。而在常温养护条件时,粉煤灰掺量为20%所对应的混凝土的孔隙率相对较低、平均孔径相对较小。当粉煤灰粒径为F2(研磨时间1h)时,混凝土的孔径分布得到较好的改善,孔隙率相对较低、平均孔径相对较小,此时混凝土的孔结构参数相对最好。微观分析结果显示,粉煤灰的适量掺入能提高混凝土结构的密实度,当粉煤灰掺量为15%时,混凝土的密实度相对较高。随着养护龄期的延长,混凝土的粉煤灰颗粒的水化程度越来越大,二次水化产物也越来越多,能够更好地改善混凝土的孔结构,提高其宏观性能。采用灰色关联理论,研究了粉煤灰各粒度分布区间与混凝土抗压强度以及平均孔径、孔隙率等孔结构参数的相关关系。结果表明,粉煤灰中粒度大于20μm的颗粒体积分数与混凝土的抗压强度、平均孔径和孔隙率成负关联性,而粒度小于等于2μm的颗粒体积分数与之成正关联性,其中在所有与混凝土的抗压强度以及平均孔径、孔隙率成正相关的粒度分布区间中,粉煤灰粒径分布在10～20μm范围内的颗粒体积分数与之关联度值最大。