大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究.pdf

分类号 TU528 密级UDC _硕士学位论文大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素 模型及其配合比研究学科专业防灾减灾工程及防护工程 大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究摘要随着混凝土性能改善的需求，粉煤灰、粒化高炉矿渣等矿物掺合料由 于具有价格低廉、节约水泥、保护环境等特点已成为混凝土中不可或缺的 组分之一，特别是矿物掺合料的大掺量配合比使用对混凝土的强度、耐久 性、经济性等多方面性能具有良好的影响。首先，混凝土抗压强度特性是 混凝土质量控制和配合比设计的主要指标之一。一方面，掺入矿物掺合料 后，其与水泥形成多元胶凝体系并产生强度效应，经典的强度公式已不能 反应矿物掺合料的强度效应；另一方面，现行的大掺量矿物掺合料强度计 算模型往往建立于单一批次试验结果基础上，试验样本的因素水平覆盖范 围较小，导致模型的适用范围受到影响。其次，在开展基于强度和抗氯盐 侵蚀性能的高性能混凝土配合比设计时，需要根据结构设计给出的强度和 氯离子扩散系数设计值（标准值）获得其配制值，关键在于估计给定条件 下强度和氯离子扩散系数的变化幅度，从而建立混凝土质量控制方程，并 用来推测强度和氯离子扩散系数配制值作为设计依据。鉴于此，本文重点 围绕多元胶凝体系混凝土强度计算模型（包括单掺粉煤灰混凝土、单掺矿 粉混凝土、复掺粉煤灰矿粉混凝土）、混凝土质量控制和配合比设计方法开 展研究，主要研究内容及结论包括：（1）本文广泛搜集国内外大掺量矿物掺合料混凝土强度的试验研究结 果，并通过因素分析和回归分析研究建立了大掺量矿物掺合料强度的多因 素计算模型。首先分析了大掺量矿物掺合料强度的主要影响因素及其影响 规律，确定了大掺量矿物掺合料强度的多元函数表达式。然后通过搜集大 量不同地域不同课题组的试验数据建立大掺量矿物掺合料强度试验数据 库。进而，结合非线性最小二乘法研究建立了大掺量矿物掺合料强度的多 I因素计算模型。通过与现有经验模型进行对比分析，并通过试验验证了本 文建立的强度计算模型的适用性及有效性。本文建立的强度计算模型同时 适用于大掺量和常规掺量的矿物掺合料混凝土强度计算，为开展大掺量矿 物掺合料混凝土配合比设计提供了定量计算模型。(2)基于从国内外文献中搜集的混凝土强度试验数据和氯离子扩散系 数试验数据，进一步统计了大掺量矿物掺合料混凝土强度和氯离子扩散系 数的测试值资料，分析了强度和氯离子扩散系数的统计分布特征，并据此 给出了强度和氯离子扩散系数设计值(标准值)与标准差及变异系数的对 应关系，进而建立了综合考虑强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土质量控 制方程，可更全面地反映混凝土强度和氯离子扩散系数的变异性。(3)结合工程实际，根据混凝土强度和氯离子扩散系数的配制值，利 用强度、氯离子扩散系数及其龄期衰减系数的多因素模型计算混凝土的水 胶比和矿物掺合料掺量，确定混凝土配合比参数，开展了基于强度和抗氯 盐侵蚀性能指标的高性能混凝土配合比定量设计研究。最后选择合格的原 材料制备了 20组混凝土，并进行了强度试验和RCM试验，分析验证所建 立的强度多因素计算模型、强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土质量控制 方程的正确性。本文基于强度和耐久性指标的配合比设计方法可定量给出 水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量的配合比参数，计算得到的配合比参数可 同时满足强度和抗氯盐侵蚀性能要求。关键词：掺合料 胶凝体系 强度效应 多因素模型 质量控制 配合比 氯离子扩散系数STUDY ON MULTIFACTOR COMPUTATIONAL STRENGTHMODELAND MIX PROPORTION OF CONCRETE WITHHIGH MINERAL ADMIXTURE CONTENTABSTRACTWith the impro vement o f co ncrete perfo rmance,fly ash,gro und granulated blast-furnace slag and o ther mineral admixtures have beco me o ne o f the indispensable co mpo nents o f co ncrete due to their eco no mics,the pro perty o f saving cement and enviro nmental advantages,especially the high mineral admixture co ntent has a go o d effect o n the strength,durability and eco no my o f co ncrete.Firstly the co mpressive strength o f co ncrete is o ne o f the main indexes o f the quality co ntro l and mix pro po rtio n design o f co ncrete.On the o ne hand,cement system beco mes multi-co mpo nent cementitio us system which pro duces strength-effect when mineral admixtures are added,the classical strength fbnnulas can no t reflect the strength-effect o f mineral admixtures.On the o ther hand,the existing co mputatio nal strength mo dels o f co ncrete with high mineral admixture co ntent are usually co nstructed based o n the result o f single batch test,and the co verage o f the test samples is small,which causes the applicability o f the mo dels to be affected.Seco ndly it is necessary to get co mpo unding value o f strength and chlo ride difTusio n co efficient acco rding to the structural design values(standard value)when using this mix design metho d fbr high perfo rmance co ncrete(HPC)which can ensure strength and the ability o f resist chlo ride io n ero sio n,it is impo rtant to estimate the amplitude o f strength and chlo ride diffusio n co efficient under given co nditio ns,and to establish the quality co ntro l equatio n o f co ncrete,and to speculate strength and chlo ride diffusio n co efficient as the basis fbr design o f mix pro po rtio n.This thesis fo cuses o n the study o f co mputatio nal strength mo del based o n multi-co mpo nent cementitio us insystem(including fly ash co ncrete,slag co ncrete,fly ash and slag co ncrete),co ncrete quality co ntro l and design o f mix pro po rtio n,the main co ntents and co nclusio n o f this thesis are as fo llo ws:(1)In o rder to o verco me this pro blem,a multifacto r co mputatio nal mo del fo r co mpressive strength o f co ncrete co ntaining high mineral admixture was presented based o n the experimental database by means o f regressio n analysis in this paper.Firstly,main influential facto rs and their acting mo de o n strength o f co ncrete co ntaining high mineral admixture were discussed,and a multivariate expressio n fo r co ncrete co ntaining high mineral admixture was pro po sed.Then,the strength experimental database o f co ncrete co ntaining high mineral admixture is established by co llecting a large number o f experimental data fro m different regio ns and different research gro ups.Furthermo re,a multifacto r co mputatio nal mo del was develo ped by means o f no nlinear least square regressio n analysis.Finally,the pro po sed mo del is co mpared with the current empirical mo dels and the tested data o f experiment o f co ncrete co ntaining high mineral admixture,which demo nstrates the accuracy and applicability o f the pro po sed mo del.This thesis established a calculatio n mo del fbr the strength calculatio n o f o rdinary and high mineral admixture co ntent,which is pro vided fo r the mix pro po rtio n design o f co ncrete with high mineral admixture co ntent.(2)The statistical distributio n characteristics o f the strength and chlo ride diffusio n co efficient are analyzed based o n test data o f co ncrete strength and chlo ride diffusio n co efficient,o f which co llected fro m do mestic and fo reign literatures,and the test data o f strength and chlo ride diffusivity o f co ncrete with large amo unt o f mineral admixture are further calculated,o n this basis,the co rrespo nding relatio nship amo ng the design values o f strength and chlo ride diffusio n co efficient,standard deviatio n and co efficient o f variatio n is o btained,then the quality co ntro l equatio n o f co ncrete which can ensure strength and the ability o f resist chlo ride io n ero sio n is established,it can reflect the variability o f co ncrete strength and chlo ride diffusivity mo re co mprehensively.iv(3)The quantitative design o f high perfo rmance co ncrete mix pro po rtio n which can ensure strength and the ability o f resist chlo ride io n ero sio n is carried o ut in the engineering practice.Acco rding to the co mpo unding value o f strength and chlo ride diffusio n co efficient o f co ncrete,water-to-binder ratio and mineral admixtures co ntent are calculated by using the multifacto r co mputatio nal mo del o f strength,chlo ride diffusio n co efficient and aging facto r,and mix pro po rtio n parameters are determined.At last,20 gro ups o f co ncrete were prepared by selecting qualified raw materials,and strength test and RCM test were carried o ut,which demo nstrates the accuracy and applicability o f the pro po sed multifacto r co mputatio nal mo del o f strength and the quality co ntro l equatio n o f co ncrete which can ensure strength and the ability o f resist chlo ride io n.The mix ratio design metho d based o n strength and durability index can be used to quantify the water binder ratio,fly ash co ntent,mineral po wder co ntent.The calculated mix ratio parameters can ensure strength and the ability o f resist chlo ride io n ero sio n.KEY WORDS:mineral admixtures;cementitio us system;strength-effect;multifacto r mo del;quality co ntro l;mix pro po rtio n;chlo ride diffusio n co efficient;v目录摘要.IABSTRACT.IH目录.VI常用符号清单.IX第一章Or.11.1 研究背景及意义.11.2 国内外研究现状.21.2.1 配合比设计方法研究现状.21.2.2 强度计算模型研究现状.41.23混凝土质量控制研究现状.71.3 本论文主要工作.91.4 本论文创新点及技术路线.10第二章二元胶凝体系大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素计算模型构建.132.1 引言.132.2 模型建立流程.1323大掺量矿物掺合料混凝土强度重要影响参数.142.4 二元胶凝体系混凝土强度单因素影响分析.162.4.1 碎石骨料类型.162.4.2 水泥强度.162.4.3 水胶比.162.4.4 矿物掺合料.172.5 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型.212.5.1 试验数据库原材料.212.5.2 基本拟合参数确定.222.5.3 修正系数的确定.242.6 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型概率统计检验.252.6.1 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型显著性检验.252.6.2 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型残差正态性检验.262.6.3 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型预测置信区间.27VI2.7 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型对比分析.282.7.1 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型置信水平校准.282.7.2 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型预测效果对比分析.352.7.3 二元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型工程试验数据验证.452.8 小结.45第三章多元胶凝体系大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素计算模型构建.473.1 弓I 言.473.2 多元胶凝体系混凝土强度单因素影响分析.473.2.1 碎石骨料类型.473.2.2 水泥强度.483.2.3 水胶比.483.3.4矿物掺合料.483.3 多元胶凝体系混凝土强度多因素模型.503.3.1 强度试验数据库.503.3.2 基本拟合参数的确定.513.3.3 修正系数的确定.523.4 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型概率统计检验.523.4.1 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型显著性检验.523.4.2 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型残差正态性检验.533.4.3 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型预测置信区间.533.5 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型对比分析.543.5.1 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型置信水平校准.543.5.2 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型预测效果对比分析.573.5.3 多元胶凝体系混凝土强度多因素计算模型工程试验数据验证.623.6 小结.63第四章大掺量矿物掺合料混凝土质量控制.654.1 引言.654.2 混凝土强度质量控制.654.2.1 混凝土强度标准差及变异系数的确定.654.2.2 混凝土强度质量控制方程.704.3 混凝土氯离子扩散系数质量控制.72VII43.1混凝土氯离子扩散系数标准差及变异系数的确定.724.3.2混凝土氯离子扩散系数质量控制方程.784.4小结.80第五章基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标的大掺量矿物掺合料混凝土配合比设计.815.1 引言.815.2 配合比设计步骤.815.2.1 强度和抗氯盐性能指标参数配制值的确定.815.2.2 水胶比和矿物掺合料掺量的确定.815.2.3 用水量和砂率的确定.815.2.4 水泥、粉煤灰和矿粉用量、粗细骨料用量的确定.825.2.5 混凝土的试配、调整与确定.82526配合比设计流程图.825.3 配合比设计方法对比分析.825.4 混凝土制备及分析.865.4.1 试验方案.865.4.2 混凝土试件制备与养护.875.4.3 试验结果分析.875.5 小结.89第六章结论与惮.916.1 论文主要结论.916.2 论文展望.92登文献.93致谢.105攻读学位期间发表论文情况.107攻读学位期间参与的科研项目.109VIII常用符号清单符号 意义4 考虑碎石骨料类型对混凝土强度影响的修正系数Af 考虑粉煤灰品质对混凝土强度影响的修正系数As 考虑矿粉品质对混凝土强度影响的修正系数4Vzs考虑高强混凝土对水胶比影响的修正系数D。氯离子扩散系数标准值氯离子扩散系数配制值fc 二元或多元胶凝体系混凝土抗压强度模型计算值仁水泥强度&A 粉煤灰掺量4G 矿粉掺量&M/B水胶比k 模型计算值与试验值比值均值 龄期衰减系数r 线性相关系数-矿物掺合料掺量P 掺合料强度效应因子r 混凝土对比试样强度因子强度标准差c以 强度变异系数限强度均值s.强度样本标准差或量纲W12m2/s 或 mm2/a1012m2/s 或 mm2/aMPaMPaMPaIX染强度样本变异系数以强度样本均值分 氯离子扩散系数标准差 氯离子扩散系数变异系数外氯离子扩散系数均值氯离子扩散系数样本标准差%氯离子扩散系数样本变异系数mD 氯离子扩散系数样本均值R 残差均方差MPa10/2m2 或 mm2/a10/20?或1111112/2x广西大学硕士学位论文大掺量矿物衿合料混凝土强度多 因 素模型及其酉已合 比研究第一章绪论1.1 研究背景及意义土木工程材料是组成建筑结构的最基本元素，特别是以硅酸盐水泥为最基本胶凝材 料的混凝土已经成为人类使用量最大的人工材料。然而传统硅酸盐胶凝材料的制备需经 历由块状原料经过粉磨变成粉末生料，再煨烧成为小块粒状熟料，再经过粉磨成为水泥 粉，最后变成混凝土制品的“两磨一烧”的过程，能源与资源消耗巨大，而且CO2排放 量巨大，造成环境污染、温室效应和全球变暖等不利影响口】。同时，随着工业的发展，产生了大量的工业固体废弃物，若不能有效利用，必然造成环境污染、能源与资源浪费 等诸多问题。从混凝土材料发明至今，随着混凝土性能改善的需求，混凝土一直在朝着绿色化、高性能化的方向发展，矿物掺合料是废渣资源化的生态环境胶凝材料，由于具有价格低 廉、节约水泥、保护环境等特点已成为混凝土中不可或缺的组分之一，特别是矿物掺合 料的大掺量配合比使用对混凝土的强度、耐久性、经济性等多方面性能都具有良好的影 响明因此矿物掺合料已成为国家重点引导推广生产和使用的生态建筑材料，并且已制 定了产品技术标准，其中，粉煤灰和粒化高炉矿渣粉（简称矿粉）是使用最广泛的矿 物掺合料。大掺量矿物掺合料混凝土是随着现代混凝土技术的进步而逐渐发展起来的一种绿 色环保的经济型高性能混凝土，目前对大掺量矿物掺合料混凝土尚未有统一定义。其中：对于单掺粉煤灰混凝土，很多国家的相关规范或标准大多是以粉煤灰掺量占胶凝材料总 量的40%作为粉煤灰掺量的上限值，故一些研究者认为粉煤灰掺量超过胶凝材料总量 的40%的混凝土为大掺量粉煤灰混凝土，也有研究者认为粉煤灰掺量超过胶凝材料总 量的50%70%的混凝土为大掺量粉煤灰混凝土丘9J；对于单掺矿粉混凝土，我国最早于 1996年用矿粉等量取代30%70%的水泥配制了 C30c80的单掺矿粉混凝土【助，我国相 关规范是以矿粉掺量占胶凝材料总量的50%作为矿粉掺量的上限值EL北美将矿粉用于 普通混凝土，通常用量占胶凝材料的30%45%,一些矿粉掺量可占胶凝材料用量的70%甚至更高；对于复掺粉煤灰矿粉混凝土，我国相关规范是以粉煤灰和矿粉复掺掺量占 胶凝材料总量的60%作为复掺粉煤灰矿粉混凝土掺量的上限值因此，本文将粉煤灰 掺量占胶凝材料总量超过40%的单掺粉煤灰混凝土，矿粉掺量占胶凝材料总量超过50%广西大学硕士学位论文大掺量矿物掺合料混凝土强度多 因 素模型及其配合比研究的单掺矿粉混凝土，复掺粉煤灰和矿粉掺量占胶凝材料总量超过60%的复掺粉煤灰矿粉 混凝土定义为大掺量矿物掺合料混凝土。混凝土的质量控制和配合比设计是大掺量矿物掺合料混凝土实现工业化应用的前 提，研究者针对此提出了不同的配合比设计方法，但是现行的混凝土配合比设计方法和 混凝土质量控制还存在较多的问题，特别是针对氯盐环境下混凝土的配合比设计和混质 量控制还有待进一步研究。在氯盐环境下，氯离子侵入混凝土内部会引起钢筋锈蚀和混 凝土开裂，从而造成混凝土结构发生耐久性破坏。研究者针对此，在混凝土材料层面，开展了基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土配合比设计研究。其中，水胶比、矿物 掺合料掺量是开展基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土配合比设计主要配合比参 数，而强度和抗氯盐侵蚀性能指标关于配合比参数的多因素计算模型则是实现配合比定 量设计的关键，然而随着大掺量矿物掺合料在混凝土中的应用，导致其中的强度指标多 因素计算模型适用性受到限制，因此有必要在传统强度计算模型基础上进一步完善适用 于大掺量矿物掺合料的强度指标多因素计算模型。同时在开展基于强度和抗氯盐侵蚀性 能指标指标的混凝土配合比设计中，需要根据结构设计给出的强度和氯离子扩散系数设 计值（标准值）获得其配制值，关键在于估计给定条件下强度和氯离子扩散系数的变化 幅度，建立混凝土质量控制方程，并用来推测强度和氯离子扩散系数配制值作为配合比 设计依据。1.2 国内外研究现状1.2.1 配合比设计方法研究现状混凝土的配合比设计是指在满足包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经 济性等要求的前提下，以适当比例的水泥、骨料、水、外加剂和矿物掺合料配合以获得 适用的混凝土口2，1叫1.2.1.1 基于强度指标设计的混凝土配合比设计方法研究现状由于混凝土的发展一直强调强度的重要性，因此，传统的设计方法大都以强度为设 计目标口3混凝土配合比设计方法繁多，但大致可以分为两类，一类是半定量设计方法,一类是定量设计方法。1）半定量设计方法规范法：普通混凝土配合比设计规程（JGJ 55-2011）给出了一种以Bo lo mey强度 2广西大学硕士学位论文大掺量矿物掺合料混凝土强度多 因素模型及其配合比研究模型计算水胶比，以工作性能确定用水量、砂率的三参数设计方法，该方法属于半定量 的设计方法”工Co ppo la和Co llepardi也提出了一种类似的普通混凝土配合比设计方 法，该方法的主要特点是配合比参数都由其通过试验建立的模型确定。最佳浆骨比法：Metha和AitcinU6提出了 一种基于最佳浆骨比的高性能混凝土配合 比设计方法，韩建国和阎培渝口刀在此基础上，建立了混凝土强度与混凝土中胶凝材料、水、粗细骨料之间的联系，提出了一种系统化的高性能混凝土配合比设计方法。廉慧珍 和李玉琳口 8提出保持最佳浆骨比不变的等浆体体积混凝土配合比设计方法。刘广同等口力 通过骨料试配，得到最佳浆骨比及最紧密堆积的骨料，利用现有规律建立了基于最佳浆 骨比的混凝土配合比设计方法。法国路桥中心方法：该方法采用Feret强度计算公式和Farris模型来预测配合比参 数1叫阿布道彦方法：该方法采用Abrams强度计算公式确定水胶比，其它配合比参数通 过经验确定2叫基于最大密实度理论的方法：该方法将混凝土分为砂石体系和水泥浆体系，然后分 别对这两个体系进行优化，最终获得最佳的混凝土配合比2引。2）定量设计方法全计算法：陈建奎和王栋民四总结国内外研究成果，推导出了用水量和砂率这两个 非常重要配合比参数计算模型，实现了配合比的定量计算。智能化优化设计方法：研究者将正交设计、均匀设计、人工神经网络模型等应用到 混凝土配合比设计中，提出了优化数学方法HZ1。上述配合比设计方法，都从强度的角度对于混凝土材料的设计做了规定，且各有侧 重点。然而其对耐久性的考虑则停留在定性阶段，只能在试验的基础上，通过调整某些 配合比参数来保证特定环境下混凝土的耐久性，由于缺乏一个具体的参数来表征耐久 性，因而无法从材料层面进行耐久性定量设计，大多采取构造措施保证混凝土结构的耐 久性。1.2.1.2基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标设计的混凝土配合比设计方法研究现状随着建筑行业的不断发展，对建筑工程的质量和性能也提出了新的要求，特别是对 于暴露在严酷环境中的结构，往往由于耐久性不足而造成破环PL如何针对此进行混凝 3广西大学硕士学位论文大掺矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究土配合比设计，研究者据此开展了大量工作，主要有经验设计方法和定量设计方法。1）经验设计方法刘广同等19在文献口6的基础上通过试验研究给出了能够保证混凝土强度和氯离子 扩散系数的最佳浆骨比的配合比参数。廉慧珍和李玉琳磔、陈健文291、危加阳3。1、廉 慧珍和路新瀛卬通过试验调整水胶比，给出了在氯盐环境下满足混凝土强度和耐久性指 标的配合比参数。2）定量设计方法万超和曾志兴卬等在文献24的基础上采用Bo lo mey强度计算公式和NEL试验法 确定水胶比，进而在氯盐环境下给出混凝土强度和耐久性指标的配合比参数。庄纪文和 姜文台5通过强度计算模型和氯离子扩散系数模型及其关于时间折减的模型确定水胶 比，进而在氯盐环境下给出混凝土强度和耐久性指标的配合比参数，但是其氯离子扩散 系数模型只适用于普通混凝土。杨绿峰等的考虑配合比参数对混凝土氯离子扩散系数的 影响，基于试验数据，进而建立了混凝土氯离子扩散系数关于水胶比、矿物掺合料掺量 的多因素模型，进而确定了以强度、氯离子扩散系数、龄期衰减系数三参数确定配合比 参数的混凝土配合比设计方法，这种方法实现了基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标的定量 设计，为配合比设计的进一步优化奠定了理论基础。由上述分析可知，为实现基于强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土配合比定量设 计，强度和氯离子扩散系数多因素模型是其中至关重要的两个模型，它关乎着定量设计 的准确性和普适性，因此优化这两个计算模型具有重要意义。本文着重研究强度计算模 型，其研究现状将在下一小节详细叙述。122强度计算模型研究现状混凝土强度是混凝土质量控制和配合比设计的主要指标之一口5,36。在“水泥石”结 构模型中，水灰比是最关键的结构参数，经典的强度计算公式（Abrams公式、Bo lo mey 公式、Feret公式）都利用水灰比来反应水泥的强度效应口刃。随着混凝土性能改善的需 求，粉煤灰、粒化高炉矿渣（简称矿粉）等矿物掺合料由于其具有价格低廉、节约水泥、保护环境等特点已成为混凝土中不可或缺的组分之一口8,矿物掺合料对水泥基材料具 有重要的强度效应，掺入矿物掺合料后，其与水泥形成胶凝体系并产生强度效应，主要 表现为形态效应、火山灰效应、胶凝效应、微集料效应，这种效应主要来源于矿物掺合 4广西大学硕士学位论文大掺置矿物搂合料混凝土蛭度多 因 素模型及其配合比研窕料化学和物理两方面的作用，可以使得混凝土具有致密的结构和优良的界面粘结性能，从而表现出良好的物理力学性能MS。经典的强度公式已不能反应矿物掺合料的强度效应【包。据此，国内外学者开展了大量研究，对强度计算公式作出了进一步修正。早期的研究主要是关于粉煤灰混凝土、矿粉混凝土等二元胶凝体系的混凝土强度计 算模型研究，主要有反映材料微观特性的强度模型以43、改进的Bo lo mey强度模型 倒、改进的Abrams强度模型晔52和改进的Feret强度模型网。前者基于胶凝材料 水化反应理论分别建立了大掺量和常规掺量二元胶凝体系混凝土的计算模型，深入细致 地考虑了微观化学反应对二元胶凝体系混凝土强度的影响，但模型中涉及化学反应量的 计算，过程复杂，不便于工程技术人员应用。后者基于孔隙填充理论及粉煤灰效应理论 分别给出了适用于大掺量和常规掺量二元胶凝体系混凝土强度关于配合比参数的计算 模型，其中的常规掺量二元胶凝体系混凝土强度计算模型参照的试验数据样本覆盖范围 较广且规律性良好，但不适宜应用于大掺量二元胶凝体系混凝土强度预测；而大掺量二 元胶凝体系混凝土强度计算模型大都基于单一批次试验结果建立，试验数据样本的因素 水平覆盖范围较小，模型适用范围受到一定影响。上述计算模型反映了水胶比、矿物掺合料掺量对混凝土强度的影响，但未综合反应 掺合料强度效应对混凝土强度的影响。Smith等4力在Abrams公式中引入粉煤灰胶凝效 率系数，建立了粉煤灰混凝土强度与等效灰水比的关系。Hwang等在Abrams公式中 引入粉煤灰与水泥用量比系数及粉煤灰比表面积系数，建立了粉煤灰混凝土强度与等效 灰水比的关系。王立久等四在Bo lo mey公式中引入胶凝系数，建立了粉煤灰混凝土强度 与等效灰水比和灰胶比的关系。沈旦申和张荫济画在Feret公式中引入修正的菲莱系数，建立了粉煤灰混凝土强度与水胶比的关系。朱清江在Bo lo mey公式中引入矿粉活性系 数，建立了矿粉混凝土强度与等效灰水比的关系。上述计算模型通过引入相应系数反应 了掺合料强度效应对混凝土强度的影响。对于反应掺合料强度效应的系数，国内外学者 从试验和理论两方面提出了不同的研究方法。表征矿物掺合料强度效应的试验方法主要 有抗压强度比法（火山灰活性指数法）、比强度法5巩 程从密和唐兵59通过强度试验并 对试验结果进行回归分析确定了粉煤灰胶凝效率系数。孙振平等6。通过水泥一矿粉复合 胶凝材料体系的试验研究，建立了矿粉强度效应关于水泥强度指数的计算模型。武华荟 通过水泥一超细粉煤灰复合胶凝材料体系的试验研究，建立了粉煤灰强度效应关于水 5广西大学硕士学位论文大拚量矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究泥强度指数的计算模型。丁星和蒲心诚162】利用比强度法建立了掺合料强度效应系数关于 掺量的计算模型。Babu和Rao 在大量试验数据分析基础上将粉煤灰的总效应区分为 粉煤灰效应和粉煤灰百分比效应，分析了粉煤灰总效应与粉煤灰内在特性和粉煤灰掺量 的关系。张亚梅、孙伟和陈惠苏以火山灰活性指数为基准建立了粉煤灰强度效应因子 关于粉煤灰火山灰活性指数、粉煤灰掺量、水胶比、龄期等的计算模型。谷章昭等附 利用抗压强度比法建立了粉煤灰活性指数关于粉煤灰品质参数的计算模型。王立久、艾 红梅和王瓒66利用抗压强度比法建立了胶凝系数关于粉煤灰细度、烧失量、需水量比的 计算模型。朱清江等57在分析矿粉活性的基础上建立了活性指数关于矿粉比表面积的计 算模型。上述计算模型分别反应了水胶比，掺量及掺合料品质对掺合料强度效应的影响，研究表明6668,对于大掺量矿物掺合料混凝土，掺合料强度效应的发挥与水胶比、掺量 及掺合料品质有关，尚缺少一个简便且综合考虑这几个因素的多因素计算模型，因此研 究建立基于二元胶凝体系掺合料强度效应的混凝土强度计算模型具有重要的意义。对于复掺粉煤灰和矿粉混凝土等多元胶凝粉体系，研究表明4。，6972,复掺矿物掺合 料不仅具有单掺矿物掺合料性能，而且由于复掺矿物掺合料之间的复合效应，主要表现 为复合胶凝效应，复合微集料效应，可进一步改善掺合料的强度效应。国内外学者对多 元胶凝粉体系混凝土强度的计算模型开展了大量研究，主要有改进的Bo lo mey强度模型 口 1,1724,47,48、改进的Abrams强度模型4952和改进的Feret强度模型阳。现有复掺粉煤灰 矿粉混凝土强度计算模型在一定程度上有较好的预测效果，然而这些计算模型一方面大 都基于单一批次试验结果，试验数据样本容易受到偶然因素的影响，且因素水平覆盖范 围较小，模型适用范围也会受到一定影响；另一方面这些计算模型大都适用于常规掺量 范围内的混凝土强度计算，即粉煤灰掺量一般小于40%、矿粉掺量一般小于50%,且缺 乏掺量与强度之间的显性表达关系。Hannesso n等