掺合料是以硅、铝、钙等氧化物为主要成分的矿物质材料，通过物理填充或化学反应改善混凝土性能 [1] [5] [7]。活性掺合料（如粉煤灰、矿渣粉）具有火山灰效应，能与水泥水化产物反应生成胶凝物质，提升混凝土密实性、抗渗性与强度；非活性掺合料（如石灰石粉）则通过物理填充优化孔隙结构 [1-2] [7]。其在商品混凝土、泵送高强混凝土中广泛应用，可降低水胶比、调节强度等级、改善和易性 [1] [3] [5]。2024年数据显示，矿物掺合料已成为混凝土减碳关键技术，通过替代水泥降低建材行业碳排放 [6]。
- 定 义
- 混凝土用矿物质添加剂 [5]
- 主要成分
- 硅铝钙氧化物 [1] [7]
- 分 类
- 活性/非活性 [1] [7]
- 功 能
- 改善性能、调节强度、节约水泥 [5] [7]
- 应用领域
- 商品混凝土、泵送混凝土 [1] [6]
- 技术标准
- GB/T 18736-2017 [7]
分类与组成
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- 活性掺合料包含粉煤灰（SiO₂+Al₂O₃＞60%）、矿渣粉（Al₂O₃为主，分S75/S95/S105等级）、硅灰（SiO₂≥85%）等工业废渣 [2] [7]。火山灰质材料需含SiO₂·H₂O成分，磷渣粉要求SiO₂+CaO＞85% [7]。钢渣基复合掺合料通过复配激发剂可实现S95级指标 [4]。
- 非活性掺合料以石灰石粉、石英砂为代表，主要通过物理填充实现孔隙优化 [1-2]。
作用机理
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- 火山灰效应：活性成分与Ca(OH)₂反应生成C-S-H凝胶，提升胶凝体系致密性 [3] [7]。
- 形态效应：球状粉煤灰颗粒改善混凝土流动性，钢渣不规则颗粒需控制掺量以避免离析 [2] [4]。
- 填充效应：微米级颗粒填充水泥颗粒间隙，降低孔隙率 [3] [7]。
生产技术
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- 复合激发剂技术：硫酸钠、脱硫石膏等激发钢渣中硅酸三钙活性，提升水化效率 [4]。
- 预处理工艺：采用助磨剂（三乙醇胺）降低矿渣粉比表面积，抑制自收缩 [2] [4]。
- 超叠加效应：优化粉煤灰与硅灰复配比例，实现减水率与强度同步提升 [3]。
应用规范
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- 掺量控制：粉煤灰掺量可达25%以上，硅灰掺量需限制在5%-10%以避免需水量激增 [2] [5]。钢渣因游离氧化钙存在，掺量需严格检测体积安定性 [2] [4]。
- 质量要求：粉煤灰需满足GB/T 1596-2005对细度、需水量比等指标的Ⅲ级标准，放射性核素限量符合GB 6566 [5] [7]。
环保意义
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截至2024年，我国掺合料年资源化利用工业固废超10亿吨，助力建材行业碳减排15%以上。根据《2030年前碳达峰行动方案》，推广复合掺合料技术可使单方混凝土水泥用量减少30%-50%，契合循环经济发展目标 [6]。再生骨料应用中需规范吸水率检测，煤矸石粗骨料掺量宜低于总量1/3 [2]。
