預拌混凝土是現(xiàn)代建筑工程結構中的建筑材料。被稱為預拌混凝土第六組分的礦物摻合料指以硅、鋁、鈣等一種或多種氧化物為主要成分,具有規(guī)定細度,摻入混凝土中能改善其性能的粉體材料。礦物摻合料廣泛應用于預拌混凝土中,產生了良好的社會和經濟效益,成為現(xiàn)代混凝土中不可替代的功能性材料。目前,常用的礦物摻合料為粉煤灰、礦渣粉和硅灰等。
礦物摻合料在混凝土中的作用機理可通過四大效應來解釋,包括火山灰效應、形態(tài)效應、微集料效應和界面效應,并通過四大效應提高混凝土后期強度,改善混凝土耐久性。在混凝土中,礦物摻合料的作用主要有:
1)減少混凝土水化熱,降低混凝土開裂風險;
2)改善混凝土工作性(和易性),改善混凝土泵送性能,便于混凝土澆筑;
3)增強混凝土的密實度,提高混凝土后期強度;
4)提高混凝土的耐離子侵蝕能力,抑制堿骨料反應,改善混凝土結構的耐久性;
5)消納電力、鋼鐵等行業(yè)固體廢棄物,替代部分水泥,降低成本,助力循環(huán)經濟發(fā)展。
目前,我國預拌混凝土年產量達到 20 億m³,如果按每立方米預拌混凝土中礦物摻合料用量 130kg計算,礦物摻合料年用量高達 2.4 億噸,可節(jié)約石灰石礦 2.4 億噸,減少二氧化碳排放近 1 億噸,其節(jié)約資源、減少排放的效果十分顯著。
據統(tǒng)計,近 5 年北京市預拌混凝土累計產量超過 2.15億m³,礦物摻合料在混凝土中的摻量約為 130kg/m³,總用量達 2800 多萬噸,為北京市節(jié)約水泥 2800 萬噸,節(jié)約標煤24.57 萬噸,減少二氧化碳排放約 2000 萬噸。
按上述礦物摻合料的作用機理及其在混凝土中的實際作用和使用情況,礦物摻合料已不僅僅是為了利用固廢、降低成本和保護環(huán)境,而已成為混凝土中的功能材料,其大量應用帶來了巨大的環(huán)境效益和社會經濟效益,對預拌混凝土行業(yè)產生了重大貢獻。