低热水泥和大掺量矿物掺合料普通水泥胶凝材料是大体积混凝土工程的两种常用胶凝材料方案。低热水泥水化热低、早期强度发展缓慢,水化行为有别于普通水泥,其力学、热学性能的矛盾性较为突出。目前,针对低热水泥水化进程及其胶凝材料体系力学、热学综合性能的系统研究和优化调控鲜有报道。为此,本文通过测定低热水泥和普通水泥胶凝体系强度、水化热及电阻率,对比两种胶凝材料的综合性能及水化行为差异,系统研究矿物掺合料对低热水泥胶凝体系力学、热学性能的影响规律,建立抗压强度和水化热计算模型,分别从定性分析和定量计算两个角度对低热水泥胶凝体系的力学、热学综合性能进行优化。具体如下:(1)对比研究相同3d、7d水化热条件下低热水泥和普通水泥胶凝材料的热学和力学性能发展规律,通过电阻率曲线和水化热速率曲线分析二者水化行为差异。结果表明:相同3d、7d水化热条件下,低热水泥水化温升及最终水化热低于普通水泥胶凝材料,后期强度增长率大,适用于设计龄期较长的水工大体积混凝土;低热水泥的电阻率及其变化速率较小,且发展规律不同于普通水泥;电阻率法和水化热法均能独立表征水泥水化进程,电阻率法能够更好地描述低热水泥早期水化行为。(2)系统分析掺加不同掺量粉煤灰、矿渣粉条件下的低热水泥胶凝体系抗压强度、水化热及电阻率变化规律,探讨应用电阻率预测低热水泥胶凝体系力学和热学性能的可行性。结果表明:随着矿物掺合料掺量的增加,低热水泥胶凝体系强度和水化热降低,且降低幅度与掺合料掺量不成正比;低热水泥胶凝材料水化热、抗压强度与电阻率的相关性随水化龄期的延长而增加,72h电阻率值与7d、28d、90d抗压强度,以及3d、7d水化热具有较好的线性关系。(3)评价传统水化热计算公式对于低热水泥胶凝材料的适用性,建立低热水泥胶凝体系水化热计算模型。结果表明:熟料矿物成分法仅能计算低热水泥特征龄期水化热,计算结果与试验数值差距较大;折算系数法可用于计算单一矿物掺合料条件下的低热水泥胶凝材料水化热,计算精度较高;数值拟合法适用于单掺、复掺不同掺量矿物掺合料的低热水泥胶凝体系,该体系下粉煤灰、矿渣粉的最终水化热分别为126.6 J/g和172.4 J/g。(4)以胶砂强度和水化热为指标,通过限定上限(/下限)线性计算规则建立低热水泥胶凝体系综合性能评价函数,绘制等值线图对其性能满意度进行优化分析。结果表明:低热水泥胶凝体系综合性能满意度的等值线分布可以近似看作系列同心椭圆线,粉煤灰掺量在[0%,10%]区间、矿渣粉掺量在[5%,20%]区间内综合性能满意度最高,具备较好的早强低热性能。(5)应用投影寻踪回归(PPR)软件建立低热水泥胶凝体系强度和水化热预测模型,提出PPR样本选取准则和模型精度判别准则,通过仿真计算绘制综合性能等值线图,将多目标性能优化转为力学、热学单目标性能优化问题。结果表明:基于PPR的低热水泥胶凝体系综合性能优化方法,避免了主观赋权和假定建模,可直接确定力学、热学最优性能指标及胶凝材料组成。