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摘 要
本文选择了硅灰、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉作为矿物掺合料，根据填隙包裹的试验机理制定试验方案并进行试验研究的探讨。进行了水泥熟料的净浆扩展度试验、胶砂试验，混凝土强度试验和耐久性试验。试验结果表明，矿物掺合料在合理的掺量级配下有很好的减水效果，大掺量时，在激发剂的激发下，早期强度和后期强度都能持续增长。
关键词：高性能掺合料；硅灰；粉煤灰；矿粉。
0 引言
随着现代世界人口的急剧增长及工业、交通的迅猛发展，地球的承受负担剧增，加上能源的过度消耗和环境的日益恶化，人类的生存受到威胁。1992年联合国在巴西里约热内卢召开世界环境与发展会议后，绿色事业受到全世界的重视。绿色的涵义随着人们认识的不断提高而不断扩大，主要概括为（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，保证人类后代能健康、幸福的生存下去。作为一种材料或一种产业，节约资源、能源也是本身能够持续存在和发展的根本。水泥混凝土作为当今最大宗的人造材料，是当代建筑工程中主要使用的材料之一，主要原料水泥对环境的影响十分巨大，水泥厂排出有害气体CO2，SO2，NOX以及大量粉尘，而CO2是主要的温室气体，CO2对全球气候变暖起了不可估量的作用，目前，世界各国均已认识到CO2对气候的影响，并已开始对其排放量进行限制。据有关统计资料显示，1995年我国生产水泥4.6亿吨，然而由于生产水泥消耗了6340万吨标准煤，490亿kw.h电，生产过程中的有害气体排放量SO2为45万吨，CO2为2.4亿吨，粉尘1060万吨，NO2为92万噸，破坏土地1万hm2，可见水泥生产对大气环境污染是非常之大。我国是一个自然资源相对稀缺的国家，由于传统生产方式、生产工艺和技术条件的限制，使得资源的浪费现象非常严重，显然，这与社会发展的宗旨背道而驰，必然对我国的建筑行业突出新的要求，建材行业只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造等源头入手，开发引进绿色建材技术，不断促进技术进步，才能使建材工业走上健康发展的道路[1]。
1 试验原材料及试验方法
1.1 试验原材料
水泥熟料采用的是祁连山水泥厂的光宇熟料。
矿物掺合料
a. 粉煤灰采用的是渭河电厂的Ⅱ级灰
b.矿渣粉的比表面积为534.4 m2/kg
c.硅灰
所用的硅灰产地是甘肃，试验用了四种不同的样品，比表面积分别为：16154、142461 g、233024g、219151 m2/kg。
混凝土集料
a.细集料：采用灞河河砂b.粗集料：泾河卵石
1.2试验方法
依据GB8076—1997标准，采用水泥净浆法测定掺矿物掺合料的水泥净浆流动值。净浆试验所用的外加剂为恒升高效减水剂（粉剂），其掺量为0.8%,水胶比为0.29，水泥熟料中石膏的掺量为4%，矿物掺合料所占的百分比为水泥总量的百分比。
具体试验步骤如下：对所有的净浆试验都用恒升高效减水剂（粉剂），称量为0.8%×300＝2.4g,外掺到胶凝材料中，例如当硅灰掺量为0.5%时，则硅灰的质量为0.5%×300＝1.5g,那么熟料质量的计算方法为300－1.5=298.5g。
2试验数据处理及结论
通过本文试验研究可得出以下结论：
1.通过水泥净浆试验可以得出：硅灰＋粉煤灰＋矿渣粉复掺时，通过试验结果与分析，硅灰掺量为0.5%，粉煤灰掺量为30%，矿渣粉掺量为35%时，扩展度达到最大280mm。可见，矿物掺合料由很好的“滚珠轴承”作用，可以大大改善水泥石的流动性。
2.通过对胶砂强度试验的研究分析，可以得出：
（1）当以固定的水胶比0.5时，28d龄期时掺入40%磨细矿渣的强度与纯水泥熟料的强度相当；当矿渣掺量为50%时，3d和28d龄期的强度都有小幅度下降。改变水胶比，当水胶比为0.47时，后期强度有所提高，明显可以看出Ⅰ级粉煤灰活性要比Ⅱ级粉煤灰高。
（2）当掺入复合的矿物掺合料矿渣、粉煤灰、硅灰后，当掺合料组合为：硅灰0.5%＋粉煤灰20%＋矿粉30%，激发剂为石膏1.0%时，早期强度明显提高，28d强度接近纯水泥熟料的强度。
3.通过混凝土耐久性试验及微观结构分析得出：掺入矿物掺合料的混凝土在抗硫酸盐腐蚀和抗碳化方面都有很大的改善。
3 试验机理分析
混凝土掺合料复合化是材料进化的主要途径之一，复合掺合料是指磨细的矿粉、粉煤灰等掺合料的复合使用，使它们优势互补，以发挥更好的综合效应便成为一个值得研究的问题。掺合料的复合化是吴中伟教授生前积极倡导的一种科学新思想。利用多种组分性能的超叠加效应（即1+2≥3），充分发挥其优良特性的组合效果，克服单一品种的性能缺陷、降低成本，使掺合料性能更优越。
4 展望
矿物掺合料有良好的发展前景。但必竟开发研究与应用的历史尚短，还有一些值得进一步深化研究的内容与课题。如: 对超细掺合料的选用，探求更为优异的材料。
本文选择了硅灰、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉作为矿物掺合料，根据填隙包裹的试验机理制定试验方案并进行试验研究的探讨。进行了水泥熟料的净浆扩展度试验、胶砂试验，混凝土强度试验和耐久性试验。试验结果表明，矿物掺合料在合理的掺量级配下有很好的减水效果，大掺量时，在激发剂的激发下，早期强度和后期强度都能持续增长。
关键词：高性能掺合料；硅灰；粉煤灰；矿粉。
0 引言
随着现代世界人口的急剧增长及工业、交通的迅猛发展，地球的承受负担剧增，加上能源的过度消耗和环境的日益恶化，人类的生存受到威胁。1992年联合国在巴西里约热内卢召开世界环境与发展会议后，绿色事业受到全世界的重视。绿色的涵义随着人们认识的不断提高而不断扩大，主要概括为（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，保证人类后代能健康、幸福的生存下去。作为一种材料或一种产业，节约资源、能源也是本身能够持续存在和发展的根本。水泥混凝土作为当今最大宗的人造材料，是当代建筑工程中主要使用的材料之一，主要原料水泥对环境的影响十分巨大，水泥厂排出有害气体CO2，SO2，NOX以及大量粉尘，而CO2是主要的温室气体，CO2对全球气候变暖起了不可估量的作用，目前，世界各国均已认识到CO2对气候的影响，并已开始对其排放量进行限制。据有关统计资料显示，1995年我国生产水泥4.6亿吨，然而由于生产水泥消耗了6340万吨标准煤，490亿kw.h电，生产过程中的有害气体排放量SO2为45万吨，CO2为2.4亿吨，粉尘1060万吨，NO2为92万噸，破坏土地1万hm2，可见水泥生产对大气环境污染是非常之大。我国是一个自然资源相对稀缺的国家，由于传统生产方式、生产工艺和技术条件的限制，使得资源的浪费现象非常严重，显然，这与社会发展的宗旨背道而驰，必然对我国的建筑行业突出新的要求，建材行业只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造等源头入手，开发引进绿色建材技术，不断促进技术进步，才能使建材工业走上健康发展的道路[1]。
1 试验原材料及试验方法
1.1 试验原材料
水泥熟料采用的是祁连山水泥厂的光宇熟料。
矿物掺合料
a. 粉煤灰采用的是渭河电厂的Ⅱ级灰
b.矿渣粉的比表面积为534.4 m2/kg
c.硅灰
所用的硅灰产地是甘肃，试验用了四种不同的样品，比表面积分别为：16154、142461 g、233024g、219151 m2/kg。
混凝土集料
a.细集料：采用灞河河砂b.粗集料：泾河卵石
1.2试验方法
依据GB8076—1997标准，采用水泥净浆法测定掺矿物掺合料的水泥净浆流动值。净浆试验所用的外加剂为恒升高效减水剂（粉剂），其掺量为0.8%,水胶比为0.29，水泥熟料中石膏的掺量为4%，矿物掺合料所占的百分比为水泥总量的百分比。
具体试验步骤如下：对所有的净浆试验都用恒升高效减水剂（粉剂），称量为0.8%×300＝2.4g,外掺到胶凝材料中，例如当硅灰掺量为0.5%时，则硅灰的质量为0.5%×300＝1.5g,那么熟料质量的计算方法为300－1.5=298.5g。
2试验数据处理及结论
通过本文试验研究可得出以下结论：
1.通过水泥净浆试验可以得出：硅灰＋粉煤灰＋矿渣粉复掺时，通过试验结果与分析，硅灰掺量为0.5%，粉煤灰掺量为30%，矿渣粉掺量为35%时，扩展度达到最大280mm。可见，矿物掺合料由很好的“滚珠轴承”作用，可以大大改善水泥石的流动性。
2.通过对胶砂强度试验的研究分析，可以得出：
（1）当以固定的水胶比0.5时，28d龄期时掺入40%磨细矿渣的强度与纯水泥熟料的强度相当；当矿渣掺量为50%时，3d和28d龄期的强度都有小幅度下降。改变水胶比，当水胶比为0.47时，后期强度有所提高，明显可以看出Ⅰ级粉煤灰活性要比Ⅱ级粉煤灰高。
（2）当掺入复合的矿物掺合料矿渣、粉煤灰、硅灰后，当掺合料组合为：硅灰0.5%＋粉煤灰20%＋矿粉30%，激发剂为石膏1.0%时，早期强度明显提高，28d强度接近纯水泥熟料的强度。
3.通过混凝土耐久性试验及微观结构分析得出：掺入矿物掺合料的混凝土在抗硫酸盐腐蚀和抗碳化方面都有很大的改善。
3 试验机理分析
混凝土掺合料复合化是材料进化的主要途径之一，复合掺合料是指磨细的矿粉、粉煤灰等掺合料的复合使用，使它们优势互补，以发挥更好的综合效应便成为一个值得研究的问题。掺合料的复合化是吴中伟教授生前积极倡导的一种科学新思想。利用多种组分性能的超叠加效应（即1+2≥3），充分发挥其优良特性的组合效果，克服单一品种的性能缺陷、降低成本，使掺合料性能更优越。
4 展望
矿物掺合料有良好的发展前景。但必竟开发研究与应用的历史尚短，还有一些值得进一步深化研究的内容与课题。如: 对超细掺合料的选用，探求更为优异的材料。