本文讨论了建筑工程材料可持续发展战略的实施对混凝土材料发展方向的 要求，认为绿色高性能混凝土是将材料性能的获得与节约资源、能源和保护环境 等因素共同考虑时，混凝土材料发展的必然方向。阐述了绿色高性能混凝土的涵 义，提出了发展绿色高性能混凝土应采取的措施。 分析了水淬高炉矿渣作为水泥混合材和混凝土掺合料使用的现状，认为矿渣 单独磨细作为混凝土掺合料使用不仅比较便利，而且能对混凝土材料的性能产生 更多益处。 自行制备了比表面积分别为340、420、460、510、620、710、820和1100m2/kg 的八种磨细矿渣粉。各种细度矿渣粉等量替代部分水泥(0％-80％)后对胶砂 (W/B=0.44)强度影响的试验结果表明：随着矿渣粉对水泥替代率的增加，胶砂早 期(1天和3天)抗压强度比线性降低，而28天强度不仅与矿渣粉替代率有关， 也与矿渣粉细度存在一定关系。根据胶砂抗压强度比与各种细度矿渣粉替代率之 间的二次回归方程，计算得出使胶砂28天抗压强度比最大时所对应的各细度矿 渣粉的替代率分别为13.3％、24.8％、29.3％、30.9％、34.9％、34.7％、38.1％和40.0％。 试验发现，掺矿渣粉胶砂的长期(如720天龄期)强度与矿渣粉细度的关系不如 28天龄期时明显。 对掺矿渣粉胶砂强度的发展规律与W/B的关系进行了试验研究，发现低W/B 的掺矿渣粉胶砂早龄期的抗压强度比比高w/B者更低，说明掺矿渣粉的低w/B混 凝土的早期强度更应受到关注。试验还发现，在水胶比较低(如<0.32)且矿渣粉 掺量<40％的情况下，掺矿渣粉胶砂的长期强度先随矿渣粉细度增大而提高，但当 矿渣粉细度超过某个值后，强度却随细度增大而呈降低趋势，这说明在低水胶比 混凝土中掺用超细磨(比表面积800m2/kg以上)矿渣粉对长期强度不利。 将矿渣粉在混凝土中的作用界定为活性、微集料填充、减水和界面增强四大 效应。提出了水泥强度指数、矿渣粉活性效应、微集料填充效应、减水效应和界 面增强效应的试验和计算方法，对比了比表面积为420m2/kg的B2矿渣粉分别等 量替代30％和60％水泥时四种作用效应的大小及变化规律。试验表明，当B2矿渣 粉对水泥替代率为60％，1天龄期时矿渣粉的微集料填充效应为负值，仅起微弱 的减水和活性作用，3天龄期时以微集料填充效应为主，而矿渣粉的活性效应从 7天龄期开始才转变为最主要的作用效应。矿渣粉的活性效应对其微集料填充效 应和界面增强效应均有很大影响，因此作者提出，增强矿渣粉早期活性效应是提 高浆体早期强度和增强界面效应、加快大掺量普通细度矿渣粉混凝土早期强度发 展的最有效措施。 选定了凡理论上能对矿渣一水泥浆体系早期活性起激发作用的28种化学物 质，通过试验对比了它们对掺有60％普通细度矿渣粉的净浆1、3、7和28天强 度的影响，发现所选取的各种物质对浆体早期强度发展均有不同程度的促进作 用。比较而言，对浆体早期强度发展促进作用较好的化学物质有CaCl2、BaCl2、 NaF等卤盐，以及硫酸盐、水玻璃、碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐与K2Cr2O7、Na2S2o3 两种强氧化剂，但它们对浆体后期强度的影响却大相径庭。对于各种碱类和盐类 物质来说，其阳离子的影响不容忽视。化学物质的掺量对浆体强度发展也有较大 影响。 全面讨论了混凝土外加剂与水泥适应性的概念及其影响因素，通过试验对比 了矿渣粉、Ⅱ级粉煤灰、沸石粉和硅灰四种掺合料分别以不同百分率等量替代 部分水泥后，对减水剂的塑化效果和浆体流动性保持性的影响，发现掺Ⅱ级粉 煤灰、沸石粉或硅灰时，均引起减水剂塑化效果减弱和浆体流动性损失增大(尤 其是掺加沸石粉和硅灰者)。而随着矿渣粉掺量增加，减水剂塑化作用增强，浆 体流动性损失减小。在矿渣粉与高效减水剂双掺情况下，矿渣粉所带来的辅助减 水率可达10％左右，作者分析了产生此现象的机理。试验还表明，随着矿渣粉替 代水泥百分率的增加，引气剂作用效果增强。达相同引气量情况下，矿渣粉替代 60％水泥时混凝土中引气剂的掺量可比纯水泥混凝土减少12.5％-16.3％。 研制了一种专用于大掺量普通细度矿渣粉泵送混凝土的WZ外加剂。掺WZ外 加剂能够消除普通细度矿渣粉大量替代水泥(替代率为60％左右)后对混凝土早期 强度所产生的负面效应。通过掺WZ外加剂的措施配制出水泥用量仅为120kg/m３ 和240kg/m3的大流动性普通强度混凝土和高强混凝土，这种混凝土具有良好的保 水性和坍落度保持性，适于集中搅拌和泵送施工。WZ外加剂对混凝土中配筋无 锈蚀危害，掺WZ外加剂所配制的大掺量普通细度矿渣粉混凝土具有良好的抗渗、 抗冻、抗碳化、耐腐蚀和抵抗碱集料反应的性能，其收缩率小于普通水泥混凝土。 通过化学结合水测定、XRD和SEM等手段对WZ外加剂的作用机理进行了研究。 提出了用以评价大掺量矿物掺合料混凝土绿色化水平的量化指标—水泥28 天强度贡献率。试验结果表明：保持混凝土坍落度为20+2cm，胶凝材料总量取 300-600kg/m３时，不掺外加剂的纯水泥混凝土中水泥28天强度贡献率为 0.0600-0.0836MPa/kg，掺木钙减水剂者为0.0653-0.0964MPa/kg，而掺高效减 水剂的混凝土其水泥28天强度贡献率约比不掺者提高20％。采用掺WZ外加剂的 措施配制的大掺量普通细度矿渣粉混凝土不仅具有较好的强度发展规律和优良 的耐久性，而且水泥28天强度贡献率比纯水泥混凝土提高2.0倍左右，表明其 具有较高的绿色化水平。