碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的工业废弃物,综合利用困难。高性能混凝土因其水胶比较低,而普遍存在收缩开裂问题。通过内养护材料适时释水,提高混凝土内部相对湿度,降低自收缩的内养护技术是解决其收缩开裂的有效方法。本文将除氯碱渣经过适当处理之后作为内养护材料加入混凝土中,系统研究了其对水胶比为0.35的抗氯盐混凝土和水胶比为0.15的超高性能混凝土工作性能、力学性能、自收缩变形性能等的影响,并通过扫描电镜观察、压汞测孔和综合热分析技术探讨了其作用机理。本文进行的主要研究工作和所取得的成果如下:首先对碱渣内养护材料的制备工艺和性能进行了研究。碱渣单独粉磨时易出现“包球”和黏磨现象,掺粉煤灰一起粉磨可以很好地解决这一问题。碱渣粉磨时间延长,内养护材料粉体粒径变细,孔隙结构破坏严重,吸水性能下降。优选的最终碱渣内养护材料制备工艺为:除氯碱渣烘干之后与粉煤灰按质量比2:1混合加入球磨机粉磨3min。结合水化活性和吸水性能,最终选用X3作为内养护材料。碱渣内养护材料吸水倍率可达自身质量的1.2倍左右;在94.6%和59.1%两种不同相对湿度环境下80%左右的吸附水都能释放出来,其释水性能满足混凝土内养护材料要求。进而研究了碱渣内养护材料取代不超过15%的胶凝材料(等量取代粉煤灰和矿粉)对抗氯盐混凝土性能的影响及作用机理。结果发现:碱渣掺入会降低混凝土拌合物工作性能,需掺加附加水和增加减水剂用量;且碱渣掺入对混凝土力学性能有不利影响,需控制碱渣掺量以免对强度造成较大影响。碱渣掺入能够明显提高试件内部相对湿度和降低混凝土自收缩,掺量为10%和15%时,混凝土3d自收缩分别下降31.1%和78.1%。其降低自收缩的原理:一是早期大量钙矾石生成引起二次膨胀;二是碱渣的内养护作用降低了毛细管收缩应力。掺入碱渣后在水泥石内部早期伴随钙矾石晶体生成会引起膨胀变形,同时会对水泥整体水化进程产生影响;改变水泥石的孔隙分布,使凝胶孔数量增多,大孔数量减少;增大内部孔隙率,使混凝土干燥收缩值有所增加,抗氯离子渗透性能略有下降。最后研究了碱渣内养护材料取代不超过10%的胶凝材料(等量取代粉煤灰和矿粉)对超高性能混凝土性能的影响及作用机理。结果表明,与抗氯盐混凝土类似,碱渣掺量增加对超高性能混凝土工作性能和力学性能均有不利影响,但自收缩的发展速率和总变形值明显降低,掺量为5%和10%时,混凝土3d自收缩分别下降31.6%和59.7%,7d自收缩分别下降32.7%和51.4%。同时在高温蒸汽养护条件下超高性能混凝土矿物掺合料的活性和参与水化程度可以得到大幅度提高,掺入碱渣后反应生成更多的凝胶体使得超高性能混凝土的孔隙率和平均孔径有所降低。加入碱渣后使自由拌合水和内养护水在混凝土中时间和空间上不同的分布状态,进而对水化进程和孔隙结构产生影响,是引起混凝土性能变化的主要原因。相同龄期时明显高于空白混凝土的内部相对湿度是碱渣内养护材料大幅降低高性能混凝土自收缩的主要原因。