对于混凝土制品企业，真正需要掌握的基本技术，应该是混凝土技术。原因不用多说，当你的产品主要材料是混凝土的时候，你就不能“淡淡”的说——我只需要知道一点混凝土知识就够了。

    现代混凝土材料自被人类发明到现在，也就一百多年时间，但当前的地球表面覆盖的人造建筑物，绝大部份都以混凝土为主要材料，咱们中国每年的混凝土生产量高达数亿立方米，就我们个人来讲，每天脚下踩的、头上顶的、眼睛看到的都是混凝土……。混凝土对现代社会来讲太普遍了，与此对应，必然的结果是混凝土技术的高度发展。

     1、混凝土制品常用掺合料

 

    外加剂的应用被称为混凝土世界的革命。一点不假，配合着外加剂，混凝土的胶凝材料组份不断发生变化。除了水泥以外，作为粉料的一部份被加入胶凝材料范畴内，起到填充、润滑、增强、防腐、及其它改性作用的各种粉状材料，都可以被称为掺合料。混凝土制品企业常用产品所涉及的掺合料主要有：粉煤灰、矿渣粉、硅灰等；近年来，随着技术的发展，有更多类型的掺合料出现，下面略作简单介绍

 

    1.1 常用的掺合料

    1.1.1 粉煤灰

    粉煤灰是从燃煤热电厂煤粉炉烟道中收集的粉末。原本是一种让人头痛的工业废渣，但经研究后发现能将其变废为宝的方法——用于水泥和混凝土中。特别是在混凝土中当掺合料使用早已相当普遍，粉煤灰的粒径范围大约在0.5～500微米之间，其加入混凝土中主要能起到填充、分散、火山灰效应、减缓水化热等作用。

    目前，粉煤灰在混凝土中应用的产品标准为GB/T1596-2017，粉煤灰根据其性能的不同被分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，Ⅰ级性能最好、Ⅱ级次之、Ⅲ级最差。但好与差并不绝对，还得看用途，当你希望更多的利用其活性时，Ⅰ级灰最为合适；如果只用其作为填充料或为延缓水化热和降低其峰值，没准Ⅱ级、Ⅲ级更适合。

    1.1.2 矿渣粉

    矿渣粉是炼钢厂的高炉矿渣，原来也是一种工业废料，但经磨细后的以粒化高炉矿渣为主要成份的矿渣粉成了性能优良的混凝土掺合料。其平均粒径约在5～15微米之间，比表面积略大于水泥，作为混凝土掺合料，能起到填充、分散、火山灰效应作用，并能改善混凝土的防腐蚀性能。

    矿渣粉的产品标准为GB/T18046-2017，根据其活性的不同被分为S105级、S95级、S75级，S105级活性最好，细度最细。使用矿渣粉时，能有效提高混凝土的早期强度；其后期强度的增长也较纯水泥混凝土更好，相比28天强度，往往在56天、84天龄期还会有比较可观的强度增量；矿渣粉还具备良好的碱骨料反应抑制作用，能显著改善混凝土的防腐蚀性能。

    1.1.3 硅灰

    硅灰是硅铁合金或工业硅冶炼过程中，从经烟道排出的粉尘中收集得到的粉体材料。用于混凝土中的硅灰主要成份是二氧化硅，常用于高强度混凝土中。硅灰细度极细，平均粒径小于1微米，比表面积＞15000m²/kg，具有优良的火山灰活性，能够填充于水泥颗粒之间，有效改善混凝土的密实度，从而改善混凝土其它性能，如强度、抗冻性、抗冲磨性、抗腐蚀性等。硅灰的产品标准为GB/T27690-2011。

    1.2 两种新型掺合料

    1.2.1 复合掺合料

    复合掺合料是由粉煤灰、矿渣粉、硅灰、石灰石粉等矿物掺合料中的两种或两种以上，以一定比例混合并磨细而成的混合型掺合料。前面介绍的单一型的掺合料在混凝土中的作用效果各有特点，混凝土生产中根据其性能要求往往会掺加两种或两种以上掺合料，对搅拌站的粉料储仓数量要求较多，造成成本的增加。复合掺合料根据使用要求进行配比，在工厂混合后磨细，再送至搅拌站使用，较好的解决了粉料储仓问题，也能保证掺合料的性能指标，是较好的一个掺合料使用解决方案。复合掺合料的产品标准目前有JC/T486-2015。

    1.2.2 微珠

    微珠是近年来才开始应用于高强高性能混凝土的一种活性掺合料。由于应用时间较短，范围也仅限于C60以上强度等级的高性能混凝土，社会需求和供货量相对较少，因此微珠到目前还没有编制行业或国家标准。或许有不少同行一开始会像阿Q一样，觉得微珠很神密——这倒底是个什么宝贝啊，貌似很细，活性很好，价格很贵。经了解，简单的说，大多数微珠属粉煤灰微珠，是用专门的工艺对粉煤灰进行筛选或细磨而得，也就是“超细”粉煤灰。另一方面，也可以这么去理解：将普通掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等活性掺合料，采用特殊工艺磨细至及小的颗粒，粒径范围大约是1～3微米，这个尺寸范围的微细粉粒都可以叫微珠。由于微珠粒径极小，比表面积极大，其火山灰活性得到了极大的释放，因此其加入混凝土中后，与水泥配合，能使混凝土性能得到极大的提升和改善。因此，微珠在UHPC、RPC等高性能混凝土中应用日益广泛。

 

    2、掺合料的使用

 

    混凝土中水泥掺合料的类型很多，在应用时有时候会有些迷茫——怎么选呢？

首先，咱得清楚我们需要用掺合料达到什么效果，比如：增强、改善和易性、降低水化热、提升防腐性能、降低成本等。

其次，得搞明白不同掺合料的基本性能，如颗粒分布、分散润滑、火山灰活性、抑制碱骨料反应等。

    再次，还要进行拌合试验，弄清楚所采购的掺合料与水泥、外加剂以及不同掺合料之间的适应性，“相生”则起到1＋1＞2的效果，“相克”则出现1＋1＜2的问题；这里的“相生”、“相克”绝非迷信的说法，而是科学道理，也就是“合不合适”，“合适”即“相生”，当然好；“不合适”即“相克”，当然不好，但这并非不行，可以通过调整外加剂来让各种材料达到“相生”的状态，即物性是可“变”的。这一变，即生出万种花样，即“三生万物”。哈哈哈。

    2.1 掺合料细度的配合

    在多种掺合料混合使用时，掺合料的细度组合会影响到混凝土性能，特别是强度。如超高性能混凝土中，由于水胶比已降到极小范围内，所以通过水胶比的变化来调整强度已经不会有明显效果，而各种材料之间的颗粒分布将明显影响到材料的宏观强度，即越密实的混凝土强度将越高。而混凝土的密实度决定于其组成成份之间的颗粒组合，也就是“孔隙率”越小的材料，将拥有越大的密实度。掺合料中，粉煤灰的粒径范围约为0.5～500微米；矿粉的粒径范围约为0.1～100微米；硅灰的粒径范围约为0.01～20微米，但小于1微米的质量在70%以上；微珠的粒径范围约为1～3微米；水泥的粒径范围约在0.1～80微米。因此，当采用不同的掺合料组合时，各种掺合料的比例，主要可以通过密实度试验来确定，也就是让粉体材料的紧堆密度最大，即是最佳配比。

    2.2 掺合料性能的组合

    对于前面介绍的几种掺合料而言，其性能有共性，也有差异性。如粉煤灰的润滑作用较好，而且由于颗料偏粗，其活性偏低，参与水化反应的速度慢，所以早期强度增长慢，早期水化热较小；而较细的如硅灰、微珠，其活性大，参与水化反应的速度快，所以早期强度增长快，早期水化热就偏高；矿粉和硅灰，由于其在参与水化反应时，会消耗掉大量的水泥水化产物氢氧化钙，使混凝土中能参与碱骨料反应的碱大量减少，所以是很好的碱骨料反应抑制剂。针对掺合料的不同特性进行组合，可以配置出符合设计要求的具有特殊性能的混凝土。如：阿Q所在的试验室利用粉煤灰和矿渣粉的有效配合，即配置出了对硫酸盐和氯盐的抗腐蚀能力达到相关标准规定的最高等级的C50以上级别抗腐蚀混凝土，且成本并不高于同级别的普通混凝土；另外，通过硅灰、微珠、矿粉的有效配合，阿Q所在的试验室配置出了C100以上等级的超高性能混凝土（UHPC），具备超高强度、超高韧性、超高耐久性等特性。

    2.3 外加剂的选择和调配

    不同掺合料与水泥的组合，会存在掺合料之间、掺合料与水泥之间的适应性问题，这些问题一般通过调整外加剂的配方实现“变通”，即外加剂成了“交际花”、“万精油”、“中间人”。如果外加剂配方不合适，则混凝土会显现出各种问题，如强度达不到预期、坍落度损失极大、泌水严重等。这个选择和调配往往只能通过试验进行，无法用文字去描述，这里能讲的只有一个原则：既然外加剂的发明和应用是现代混凝土的革命，那么“有问题找外加剂”——当其它原材料及其性能指标已经无法再优化时，通过外加剂来调整混凝土的状态和性能往往是最有效的。

 

     3、掺合料使用中应注意的问题

 

    3.1 掺合料的质量问题

    由于混凝土掺合料应用的越来越广泛，技术指标也越来越高，自然给供应商带来丰厚的利益。所以，各种掺合料的价格也水涨船高，粉煤灰、矿渣粉这些常用掺合料的价格有时已逼近水泥价格；而硅灰、微珠这些高性能掺合料市价更能达到水泥的数倍。然而，高价背后未必是高质量，市场中的掺合料质量参差不齐是常态，用户试配时的小样与批量生产时的产品经常存在明显的质量差异，导致混凝土质量达不到预期，甚至出现质量事故。比如：掺合料的细度和活性达不到要求，甚至有将兼价掺合料冒充高性能掺合料进行交易供应的现象。因此，在使用掺合料时，建议将掺合料的质量要求、检验细则和处罚细则等写入采购合同，并加强试配工作和日常进货检验，以保证混凝土质量。

    3.2 搅拌站性能的匹配问题

    掺合料的应用使混凝土达到设计性能指标有了更多的技术方案，但掺合料的使用也对搅拌站的性能提出了更高的要求。如：粉料储存罐数量是否足够，软件系统是否能够支持，主机性能是否达到应有的搅拌效果等。如果这些条件不具备，将对掺合料的使用产生限制作用。建议：对现有搅拌站，应做好与企业最高混凝土要求所匹配的相关软硬件改造和提升；对新建搅拌站，应充分考虑未来对掺合料使用所需的搅拌站各项软硬件要求再行采购。

    3.3 应用掺合料时应充分考虑优化混凝土成本

    由于掺合料种类繁多，性能各异，因此如何选择、掺量多少、外加剂如何调配等都会对混凝土的最终成本造成影响。

在选择材料上，应满足针对混凝土性能的技术指标的基础上，应综合价格、掺量、混凝土性能等来确定。同时，外加剂不同配方价格往往也不同，所以应将外加剂成本变化也考虑进去。

在掺量上，不同掺合料技术指标不同，满足混凝土性能所需的掺量和配合比例就不同，因此，多做试验是进行混凝土配合比试验的一个基本要求。

    另外，当选择到质量合格、稳定的掺合料供应商后，建议不宜频繁更换，因为往往材料质量的波动带来的质量风险往往大于所追求的那一点点成本变化。

 

     4、结语

 

    混凝土掺合料在现代混凝土中已成了不可忽略的原材料，由于其对混凝土的质量、性能、成本等方面都存在较大的影响，因此本文对掺合料的应用作一些个人的体会和观点表达，希望与同僚们交流看法，以进一步玩好混凝土，玩转混凝土。

    本文转载自微信公众号：阿Q聊砼制品，如有侵权，请联系删除！