1 引言
混凝土作为目前使用最广泛的建设材料，其对环境的影响一直受到关注。据统计，2012年我国水泥产量高达21.84亿吨，商品混凝土产量达到88817万立方米。因此，提高混凝土中掺合料的比例，减少水泥用量，对节能减排、环境保护以及促进社会可持续发展具有重要意义。在追求节能减排和提高耐久性的趋势下，混凝土技术的目标也在不断发展。
研究已经证实，在大掺量掺合料的情况下，混凝土的耐久性能得到显著提升。例如，混凝土中掺入20%的粉煤灰和30%的矿渣粉能有效提高其抗氯离子渗透性。同时，矿物掺合料的复合作用能降低混凝土早期的强度，但提高后期的强度增长。尽管如此，在实际工程中，技术人员对于大掺量掺合料对混凝土强度影响的担忧限制了其在混凝土中的应用。因此，有必要对大掺量掺合料对混凝土强度和使用性能的影响进行深入研究，以促进其更广泛的应用。
2 实验原材料选择
为了研究大掺量掺合料对混凝土性能的影响，本实验选择了粒化高炉矿渣粉和粉煤灰作为掺合料。矿渣粉选用产量和使用量较大的S95级，而粉煤灰则选用供应量大、活性较高的II级粉煤灰。同时，为了更好地研究大掺量掺合料对混凝土工作性能的改善效果，实验中还采用了细度模数较小、含泥量较高的砂和卵石。
3 原材料检测
骨料方面，细骨料选用湘江产中砂，粗骨料选用湘江产的5mm～31.5mm连续级配卵石。水泥使用湖南双峰海螺水泥有限公司生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥。掺合料包括矿渣粉和粉煤灰，其中矿渣粉由湖南泰基建材有限公司生产，粉煤灰则来自益阳电厂。此外，实验还采用了石家庄克罗曼建材有限公司生产的KLM-J聚羧酸高性能减水剂。
4 试验方法
本实验通过调整混凝土的用水量，确保每组混凝土的坍落度初始值为210mm±10mm，对比了正常配合比和大掺量掺合料配合比的性能。试验中采用了矿渣粉30%，粉煤灰15%的掺量，符合《普通混凝土配合比设计规程》中对复合掺合料最大掺量的规定。
5 试验结果及分析
大掺量掺合料配合比的混凝土实际水胶比低于标准配合比，这得益于粉煤灰和矿渣粉的减水效果。尽管掺合料取代水泥可能导致水化反应速度下降，但早期强度降低的幅度并不大，特别是在水胶比较小的情况下，7天强度甚至有所提高。在水胶比低于0.45的情况下，28天强度还高于标准配合比，这表明大掺量掺合料混凝土在强度较高的应用区间具有明显优势。
此外，增加掺合料的掺量能显著改善混凝土的工作性能，减少坍落度损失。这不仅保证了混凝土的强度要求，还节约了资源，降低了成本。需要注意的是，矿物掺合料的性质可能导致滞后性水化，因此对工程结构的养护要求较高。在使用大掺量矿物掺合料配比时，搅拌站应与工地充分沟通，确保混凝土的早期和后期养护得到妥善进行。
最后，胶凝材料水化热分析的结果也支持了上述实验结论。在水胶比为0.45，恒定温度20℃的条件下，不同组成的胶凝材料的水化放热速率和总放热量得到了检测。数据分析显示，掺入掺合料的胶凝材料在水化初期速度有所下降，但掺入较多矿渣粉的胶凝材料在7天内的水化热反而升高，这与实验中观察到的7天强度提升现象相吻合。
