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(chēng)為混凝土外加劑。
混凝土外加劑可分為兩種類(lèi)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(lái)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(chēng)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(lái)，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(shuō)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(mén)，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(yǔ)，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(lèi)似火山巖材料。后來(lái)“火山灰”在整個(gè)歐洲被用來(lái)表示這種材料，而無(wú)需考慮其起源，這些材料具有類(lèi)似火山灰或凝灰?guī)r的類(lèi)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(guò)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(guò)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�？梢钥闯龌鹕交一虻V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(guò)從燃煤電站的廢氣中以靜電/機(jī)械方式沉淀出來(lái)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(jiàn)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(guò)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(wèn)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。
