我国掺合料及掺合料技术现状和展望

随着混凝土技术的发展，特别是70年代出现的高效减水剂，80年代出现的矿物掺合料以后，作为目前典型的大宗应用的混凝土复合化倾向更加的突出。今天，人们已经认识到矿物掺合料与高效减水剂合用，即“双掺”技术的运用是现代高性能混凝土采用的主要技术。1980年，美国率先提出水泥基复合材料的名词，初步让人们认识到混凝土材料的复合化技术及其产生的效用；而今，有人把水泥熟料到混凝土制品设计及混凝土应用的整个过程当作一个具有生命过程的生态系统加以研究。而掺合料及其掺合料技术的发展更使得混凝土作为这种生态复合材料越来越功能化，生态化、可持续发展化，特别是“双掺”技术到“辅料”制备技术的成熟，使人们更加地认识到混凝土是４组分、５组分、６组分或者８组分材料的集成与组装，这必然要求各集成块的功能基元化达到材料的可组合化、兼容化。本文总结我国掺合料和外加剂集成技术及辅料技术的部分研究和应用成果，并借用吴中伟院士关于混凝土材料技术复合化1+1＞2的哲学思维，提出“生态混凝土材料的集成与组装”及其“生态基元功能集成化”的新概念，并努力突显掺合料技术的功能化、生态化，以此冀望能为学术界和行业界所关注，为我国混凝土技术及行业的发展做一点努力。
1　高性能混凝土掺合料及掺合料技术的研究现状
1.1　掺合料概念的演进及掺合料技术概念的诞生
　　根据参考文献说明：目前国际标准化组织及大多数国家根据外掺物掺入时间，掺入主要作用的不同把外掺物分为化学外加剂（additive）和矿物外加剂（addmixture）同时还专门把水泥制造过程中掺入的工艺外加剂（Additive）和大量使用的水泥混合材（cementadd　mixture）如矿渣（slag）、粉煤灰（fly-ash）等区分开来。其实一直以来混合材悄悄逐渐在混凝土技术中应用开来，在不同时期，人们在混凝土中掺入混合材的目的是不同的。在20世纪50、60年代，我国水泥产量较低，而且品种比较单一，水泥本身的混合材掺量较少，人们在拌制混凝土时常常用一定数量的混合材来代替水泥。在20世纪70、80年代，由于对混合材认识水平的提高，在水工、大型建筑物的基础等一些大体积混凝土中掺入混合材是为了降低混凝土的水化放热量，减少温度裂缝。90年代以后，人们对混合材的认识有了很大的转变，不再把一些工业废渣看成是混凝土的掺合料，而把它们看成是混凝土中必不可少的改性材 料。混合材的品质有了很大的提高，混合材的掺量也有较大幅度的提高。
　　由此我们知道，其实我们对混凝土掺合料的研究始于水泥混合材的研究，它是水泥基混合材发展到一定阶段的产物，对于粉煤灰、矿渣、硅粉的功能性早已被人们所认识，而且在各个国家还有相应的技术及应用标准，但作为混凝土掺合料及掺合料技术，其发展却滞后得多，他们往往更多地作为单因素或者双因素来考虑，没有系统化、集成功能化、兼容化。
　　但随着水泥粉磨—搅拌一体化混凝土技术要求的发展，甚至水泥粉磨—搅拌—施工一体化行业要求，特别是高效减水剂应用于水泥熟料的粉磨—改性一体化成功制备LWDC（低需水性水泥）和大掺量粉煤灰及高掺量磨细矿渣粉在混凝土,特别是预拌混凝土中的广泛使用，传统的外加物概念越来越趋向于统一，处在混凝土这一最终成品制备工艺过程中的“混合材”和“掺合料”以及“助磨剂”、“混凝土外加剂”四大概念将也随着行业的整合和再造越来越向功能集成辅料（我们暂时称为功能集成单元）这种极具有科技含量的生态复合材概念走近，同时掺合料材料的复合技术概念由此也就诞生了。
1.2　矿物掺合料的品种简述
1.2.1　粉煤灰粉煤灰是火电厂排放出来的烟道灰，其主要成分为SiO2、Al2O3以及少量FeO、CaO、MgO等。以直径在几个微米的实心和空心玻璃微珠体及少量莫来石、石英等结晶物质组成。粉煤灰由于使用的煤的差别造成其成分含量波动较大。目前虽然大量用于混凝土中，但多数用于C40以下的混凝土中。
1.2.2　矿渣粉
　　高炉矿渣是冶炼铁过程中所产生的工业副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，并将矿石中的SiO2、Al2O3等杂质与石灰等溶剂化合成矿渣使之与铁水分离，这些熔融状态的矿渣经过急速冷却后形成了粒化高炉矿渣。
　　…… 摘处《中国水泥》2004年 11月号