混凝土的基本成分是水泥、沙子、骨料和水。但是通常，将其他附加物质或材料添加到这些成分中以制备混凝土，可以改变新搅拌混凝土和硬化混凝土的性能。添加这些附加物质或材料的目的是改善混凝土的质量和性能。这些物质/材料被称为混凝土外加剂。

混凝土外加剂可分为两种类型：化学外加剂和矿物外加剂。混凝土的外加剂有很多种，例如混凝土促进剂、混凝土缓凝剂、增塑剂、高效减水剂、引气剂等。不管是传统混凝土还是透水混凝土都需要添加外加剂来改善和提高混凝土的性能，在这里我们将着重介绍矿物外加剂。

什么是矿物外加剂？如何在混凝土中使用它？它们对混凝土性能有何影响？

矿物外加剂是指为获得水泥砂浆/混凝土的特定工程性能而添加的细分材料。矿物掺合料不是惰性填料，而且它们实际上会与水泥反应（水合），因此它们也被称为“辅助胶凝材料”。

矿物外加剂基本上是从其他物质衍生而来，不是化学制造的。矿物掺合料的本质是硅粉、粉煤灰、高炉矿渣等。矿物外加剂在混凝土混合物中发挥重要的作用，并增强混凝土的各种性能。

矿物外加剂可以在塑性状态和硬化状态下改变混凝土的性能。在可塑性状态下，它可以修改诸如：混凝土的混合比例，相应稠度的用水量，增加或减少特征时间，改善可加工性。

在硬化状态下，它会严重影响性能，例如：混凝土的强度形成速度和极限强度，减少透气性，耐用性，提高抵抗硫酸盐土壤和海水侵蚀的能力（硫酸盐/化学侵蚀），降低溶解和浸出的敏感性，提高抵抗霜冻的能力，减少碱-骨料反应和碳化，提高抗热收缩性和抗热裂性等。

矿物外加剂的历史

可以说火山灰或矿物材料是一种古老的建筑材料。古希腊人和罗马人在水渠，拱门，桥梁等的构造中使用了一些细碎的硅质材料。将其与石灰混合后，会产生具有水硬性的坚固胶结材料。矿物外加剂是固结的火山灰或凝灰岩，在维苏威火山附近的波佐利（意大利）附近发现。此后，它被命名为Pozzuolana，是一个通用术语，涵盖了在意大利、法国和西班牙的其他矿床中发现的类似火山岩材料。后来“火山灰”在整个欧洲被用来表示这种材料，而无需考虑其起源，这些材料具有类似火山灰或凝灰岩的类似特性。

矿物掺合料是否对生态友好且价格便宜？

众所周知，混凝土是用水泥、沙子、骨料和水制成的。工业生产过程中，例如钢铁制造或半导体工业，其中的煤炭燃烧会产生大量的废弃副产品，这些副产品必须运走并存储在垃圾填埋场中。那么为什么不将它们添加到混凝土中呢？这些材料不仅不是惰性填料，而且在石灰的存在下它们会变成糊状，它们实际上会与水泥反应（水合）。因此它们部分替代了水泥。但是它们不能代替聚集体，因为这些颗粒通常太细和太小。因此通过在混凝土中使用较少量的水泥，可以降低总能量成本和CO 2排放以及与混凝土相关的成本。因此诸如火山灰、硅粉、磨碎的高炉矿渣等矿物外加剂的利用可大大节省成本和能耗。可以看出火山灰或矿物材料制成的混凝土既便宜又环保。

如何在混凝土中添加矿物外加剂？

通常根据水泥的重量添加矿物外加剂作为硅酸盐水泥的部分替代品。用于混凝土的矿物外加剂有：粉煤灰、硅粉、磨碎的高炉矿渣等

粉煤灰：粉煤灰是通过从燃煤电站的废气中以静电/机械方式沉淀出来的。粉煤灰的比表面积为250至600m 2 / kg，水泥的比表面积为225m 2 / kg。因此，粉煤灰颗粒比水泥颗粒细，呈球形。粉煤灰的颜色为浅灰色至深灰色。如今，粉煤灰已成为制造高强度和高性能混凝土的常见成分，它通常用于大体积混凝土，如水坝，挡土墙等。

硅粉：硅粉也被认为是微硅粉或浓缩硅粉。硅粉是在硅或硅铁合金制造过程中，用电弧炉中的煤将高纯石英还原而得的产品。硅粉是一种非常细的材料，粒径小于1微米，平均粒径约为0.1微米，比普通水泥粒径小100倍。其比表面积为约20,000m 2 / kg。硅粉与高效减水剂的结合在现代高性能混凝土中发挥了重要作用。

高炉矿渣：高炉矿渣作为副产物从炼铁的高炉中获得。高炉矿渣是一种非金属材料，由钙和其他硅酸盐和铝酸盐组成。其颗粒的尺寸小于45微米，比表面积为约400至600m 2 / kg。

在混凝土中使用矿物外加剂可以改变混凝土的性能，并且还可以制成高性能混凝土。除此之外，使用矿物外加剂使混凝土更经济，并提供对工业及其他产业副产品的环保安全回收。实际上，煤基电站的煤粉中副产品如粉煤灰的处理是棘手问题。因此使用副产物作为补充胶结材料是有效的处置或回收副产物的方式，否则副产物会污染环境。因此将这些副产品作为矿物外加剂，一方面有助于减少环境污染，另一方面可以节省成本并提高混凝土的价值和强度，不管是对传统混凝土还是对新型透水混凝土的发展都有重要意义。