矿物掺合料是高性能混凝土中不可缺少的组分，粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅灰是我国常用的矿物细掺料，其在混凝土中的研究应用已经很多。但我国尚有许多工业废渣、废料，如石灰石破碎时产生的大量石屑粉、攀钢的钛矿渣、E渣长期以来未能得到充分利用，造成了环境污染和资源浪费。研究如何在混凝土中充分利用这些废渣、废料以扩大矿物掺料的来源成为当前亟待解决的问题。 本课题以超磨细石灰石粉为主要矿物掺合料，分别复合掺入钛矿渣、E渣、硅灰及碳纤维等，进行了多种矿物细掺料复合使用配制超高强高性能混凝土的试验研究。本试验采用超塑化剂和矿物掺合料“双掺”的技术，运用通用的工艺手段和养护方式，研究了不同矿物掺合料的复合效应以及单掺石粉的混凝土(LC)、复掺石粉与钛矿渣的混凝土(LTC)、复掺石粉与E渣的混凝土(LEC)、复掺石粉与碳纤维的混凝土(LCC)、复掺石粉与硅灰的混凝土(LSC)的工作性能、力学性能及耐久性(抗Cl－渗透性、抗碳化性、耐酸性、抗冻性、耐磨性)。 通过上述工作得到如下结果： ① 单掺石粉及其与钛渣复掺可显著改善新拌混凝土的和易性，降低混凝土的坍落度损失。LEC的坍落度损失明显增大，经过1h后各组混凝土基本变为干硬性混凝土。石粉与硅灰复合对混凝土工作性能没有不利影响，初始坍落度有所提高，坍落度损失也很小。 ② 单掺10％的石粉可显著提高混凝土的早期抗压强度，3d抗压强度达到95MPa，7d达到104MPa，后期抗压强度发展也明显优于空白混凝土，60天达到118MPa，180天达到123MPa。石粉掺量超过10％对混凝土的抗压强度发展不利，当石粉掺量低于30％时，混凝土抗折强度随石粉掺量的增加而增加。引气剂使混凝土的强度降低，其掺量越大，混凝土强度的降低幅度越大。石粉与其它矿物掺合料复合可改善混凝土的力学性能。其中E渣的最佳复掺量为10％，其抗压强度、抗折强度的发展均优于空白混凝土和单掺石粉的混凝土，3d抗压强度达到89MPa，28d达到124MPa，60d达到132MPa，180d达到138MPa，E渣掺量大于10％对混凝土强度发展不利。钛矿渣的最佳掺量为20％，石粉与钛渣复合掺合料置换水泥量能达到40％，水泥用量减少到348kg/m3，并能达到超高强混凝土的技术水平。硅灰最佳复掺量为10％，其抗压强度与复掺E渣混凝土接近。碳纤维的最佳体积掺量为0.1％，其强度较空白混凝土有所提高。 ③ 单掺石粉及其与钛渣、碳纤维复掺对混凝土抗Cl－渗透性不利，掺合料掺量越大，Cl－扩散系数越大。引气剂对混凝土的抗Cl－渗透性有极大改善。石粉与E渣复掺可显著提高混凝土的抗Cl－渗透能力。水胶比越小、龄期越长，混凝土抗Cl－渗透能力越强，石粉细度对混凝土的抗Cl－渗透性影响不大。超高强高性能混凝土有极强的抗碳化能力，碳化至90d，各组混凝土的碳化深度均小于1mm。单掺石粉及其分别与E渣、碳纤维复掺可提高混凝土的抗硫酸侵蚀能力，掺合料掺量越大，对混凝土耐酸性的改善效果越显著。钛渣复掺量大于10％对混凝土的抗硫酸腐蚀性不利。掺10％石粉的混凝土具有高抗冻性，经500次冻融循环，各抗冻指标保持完好。混凝土抗冻性随着石粉掺量的增大而下降，但掺入引气剂后得到显著改善。10％的石粉与E渣复掺混凝土的抗冻性较单掺石粉显示出明显的优越性。石粉对混凝土耐磨性不利，随石粉掺量的增大，单位面积的磨损量也相应增大。石粉与其它矿物掺料复掺可显著改善混凝土的耐磨性，耐磨性最好的是复掺E渣的混凝土，其次是复掺钛矿渣的混凝土，最后是掺入碳纤维的混凝土。 本工作是研究如何高效利用低活性渣体的课题，使利用率低的石灰石粉、钛矿渣、E渣资源化，符合可持续发展的战略要求。石粉、E渣、钛渣的资源广泛，价格低廉，用来代替粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅灰等价高的掺合料制备超高强高性能混凝土，不仅突破了制备高强超高强混凝土必须使用硅灰、矿渣等掺合料的常规要求，而且能大幅度降低水泥用量，因而具有良好的实用意义，并可产生较好的经济效益。