随着经济和社会的发展,建筑工业化、产业化和绿色化已成为了新的发展趋势。建筑工业化对预制混凝土构件的需求极大,为了短时间内达到目标强度等级,预制混凝土常采用蒸汽养护方式,在高强混凝土的生产中甚至要采用高压蒸汽养护的方式,而高压蒸汽养护过程中热力学损伤效应会导致混凝土裂缝,后期强度不足等问题。基于此,课题旨在常压蒸汽养护条件下设计出C80强度等级的高强、早强混凝土。通过单纯形重心理论设计10组水泥-硅灰-微珠三元体系混凝土,探讨胶凝材料组成对混凝土强度、流变学、水化进程和物相组成的影响,确定胶凝材料最佳组成范围;通过正交设计优化养护制度;最后考察高强、早强混凝土的耐久性(抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性)。课题研究过程中取得的主要成果如下:(1)基于单纯形重心理论,设计了10组高强、早强混凝的胶凝材料组成,并建立胶凝材料组成与屈服应力、最大剪切应力、流动指数、水化放热量、结合水含量、氢氧化钙含量、混凝土抗压强度之间的回归方程。(2)通过正交试验可知蒸养制度对混凝土不同龄期抗压强度的影响程度不同,影响早期抗压强度的3个因素主次顺序为:养护温度→静停时间→恒温时间,而影响后期强度主次顺序为:静停时间→养护温度→恒温时间。通过方差分析发现,静停时间、养护温度和恒温时间在显著性水平0.10上对抗压强度的影响不显著,但通过蒸汽养护加速了混凝土的强度增长,提高了生产效率。对于C80强度等级混凝土,推荐的蒸养制度为:静停时间5h,养护温度55℃,恒温时间20h。(3)通过分析复合胶凝体系水化进程发现,硅灰可降低诱导期结束时间,加快水化进程,增加浆体总放热量,降低结合水含量和氢氧化钙含量,说明硅灰虽加快了水化反应进程,但对浆体凝结硬化后的水化程度具有负效应。微珠可增加诱导期结束时间,延缓水化进程,增加浆体的总放热量,降低结合水含量和氢氧化钙含量,说明微珠对水化程度也有负效应。硅灰对复合胶凝材料水化程度的负效应比微珠更显著,并且硅灰的火山灰活性高于微珠。龄期从3d到90d,结合水含量增高,氢氧化钙含量降低,说明经蒸汽养护的混凝土,在凝结硬化后水化程度随龄期有所增长。(4)对比分析水泥-硅灰-微珠体系混凝土的水化进程和抗压强度,硅灰和微珠虽降低了水化程度,但提高了混凝土的抗压强度。水泥-硅灰-微珠体系存在一个配比使抗压强度最大,龄期越长,配比中硅灰所占的比例越高。(5)水泥-硅灰-微珠三元体系高强混凝土经蒸汽养护后具有良好的抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能和抗冻性能。