混凝土的基本成分是水泥、沙子、骨料和水。但是通常，將其他附加物質(zhì)或材料添加到這些成分中以制備混凝土，可以改變新攪拌混凝土和硬化混凝土的性能。添加這些附加物質(zhì)或材料的目的是改善混凝土的質(zhì)量和性能。這些物質(zhì)/材料被稱為混凝土外加劑。
混凝土外加劑可分為兩種類型：化學(xué)外加劑和礦物外加劑�；炷恋耐饧觿┯泻芏喾N，例如混凝土促進(jìn)劑、混凝土緩凝劑、增塑劑、高效減水劑、引氣劑等。不管是傳統(tǒng)混凝土還是透水混凝土都需要添加外加劑來改善和提高混凝土的性能，在這里我們將著重介紹礦物外加劑。
什么是礦物外加劑？如何在混凝土中使用它？它們對(duì)混凝土性能有何影響？
礦物外加劑是指為獲得水泥砂漿/混凝土的特定工程性能而添加的細(xì)分材料。礦物摻合料不是惰性填料，而且它們實(shí)際上會(huì)與水泥反應(yīng)（水合），因此它們也被稱為“輔助膠凝材料”。
礦物外加劑基本上是從其他物質(zhì)衍生而來，不是化學(xué)制造的。礦物摻合料的本質(zhì)是硅粉、粉煤灰、高爐礦渣等。礦物外加劑在混凝土混合物中發(fā)揮重要的作用，并增強(qiáng)混凝土的各種性能。
礦物外加劑可以在塑性狀態(tài)和硬化狀態(tài)下改變混凝土的性能。在可塑性狀態(tài)下，它可以修改諸如：混凝土的混合比例，相應(yīng)稠度的用水量，增加或減少特征時(shí)間，改善可加工性。
在硬化狀態(tài)下，它會(huì)嚴(yán)重影響性能，例如：混凝土的強(qiáng)度形成速度和極限強(qiáng)度，減少透氣性，耐用性，提高抵抗硫酸鹽土壤和海水侵蝕的能力（硫酸鹽/化學(xué)侵蝕），降低溶解和浸出的敏感性，提高抵抗霜凍的能力，減少堿-骨料反應(yīng)和碳化，提高抗熱收縮性和抗熱裂性等。
礦物外加劑的歷史
可以說火山灰或礦物材料是一種古老的建筑材料。古希臘人和羅馬人在水渠，拱門，橋梁等的構(gòu)造中使用了一些細(xì)碎的硅質(zhì)材料。將其與石灰混合后，會(huì)產(chǎn)生具有水硬性的堅(jiān)固膠結(jié)材料。礦物外加劑是固結(jié)的火山灰或凝灰?guī)r，在維蘇威火山附近的波佐利（意大利）附近發(fā)現(xiàn)。此后，它被命名為Pozzuolana，是一個(gè)通用術(shù)語，涵蓋了在意大利、法國(guó)和西班牙的其他礦床中發(fā)現(xiàn)的類似火山巖材料。后來“火山灰”在整個(gè)歐洲被用來表示這種材料，而無需考慮其起源，這些材料具有類似火山灰或凝灰?guī)r的類似特性。
礦物摻合料是否對(duì)生態(tài)友好且價(jià)格便宜？
眾所周知，混凝土是用水泥、沙子、骨料和水制成的。工業(yè)生產(chǎn)過程中，例如鋼鐵制造或半導(dǎo)體工業(yè)，其中的煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品必須運(yùn)走并存儲(chǔ)在垃圾填埋場(chǎng)中。那么為什么不將它們添加到混凝土中呢？這些材料不僅不是惰性填料，而且在石灰的存在下它們會(huì)變成糊狀，它們實(shí)際上會(huì)與水泥反應(yīng)（水合）。因此它們部分替代了水泥。但是它們不能代替聚集體，因?yàn)檫@些顆粒通常太細(xì)和太小。因此通過在混凝土中使用較少量的水泥，可以降低總能量成本和CO 2排放以及與混凝土相關(guān)的成本。因此諸如火山灰、硅粉、磨碎的高爐礦渣等礦物外加劑的利用可大大節(jié)省成本和能耗。可以看出火山灰或礦物材料制成的混凝土既便宜又環(huán)保。
如何在混凝土中添加礦物外加劑？
通常根據(jù)水泥的重量添加礦物外加劑作為硅酸鹽水泥的部分替代品。用于混凝土的礦物外加劑有：粉煤灰、硅粉、磨碎的高爐礦渣等
粉煤灰：粉煤灰是通過從燃煤電站的廢氣中以靜電/機(jī)械方式沉淀出來的。粉煤灰的比表面積為250至600m 2 / kg，水泥的比表面積為225m 2 / kg。因此，粉煤灰顆粒比水泥顆粒細(xì)，呈球形。粉煤灰的顏色為淺灰色至深灰色。如今，粉煤灰已成為制造高強(qiáng)度和高性能混凝土的常見成分，它通常用于大體積混凝土，如水壩，擋土墻等。
硅粉：硅粉也被認(rèn)為是微硅粉或濃縮硅粉。硅粉是在硅或硅鐵合金制造過程中，用電弧爐中的煤將高純石英還原而得的產(chǎn)品。硅粉是一種非常細(xì)的材料，粒徑小于1微米，平均粒徑約為0.1微米，比普通水泥粒徑小100倍。其比表面積為約20,000m 2 / kg。硅粉與高效減水劑的結(jié)合在現(xiàn)代高性能混凝土中發(fā)揮了重要作用。
高爐礦渣：高爐礦渣作為副產(chǎn)物從煉鐵的高爐中獲得。高爐礦渣是一種非金屬材料，由鈣和其他硅酸鹽和鋁酸鹽組成。其顆粒的尺寸小于45微米，比表面積為約400至600m 2 / kg。
在混凝土中使用礦物外加劑可以改變混凝土的性能，并且還可以制成高性能混凝土。除此之外，使用礦物外加劑使混凝土更經(jīng)濟(jì)，并提供對(duì)工業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的環(huán)保安全回收。實(shí)際上，煤基電站的煤粉中副產(chǎn)品如粉煤灰的處理是棘手問題。因此使用副產(chǎn)物作為補(bǔ)充膠結(jié)材料是有效的處置或回收副產(chǎn)物的方式，否則副產(chǎn)物會(huì)污染環(huán)境。因此將這些副產(chǎn)品作為礦物外加劑，一方面有助于減少環(huán)境污染，另一方面可以節(jié)省成本并提高混凝土的價(jià)值和強(qiáng)度，不管是對(duì)傳統(tǒng)混凝土還是對(duì)新型透水混凝土的發(fā)展都有重要意義。
