简介
混凝土掺和料是指在混凝土搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废料，掺量一般大于水泥重量的5%。其目的是为了改善混凝土性能、调节混凝土强度等级和节约水泥用量等。
组成
掺和料主要有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细自燃煤矸石以及其他工业废渣。其材料种类与水泥混合料基本相同。
硅灰
硅灰又称为硅粉或硅烟灰，是在生产硅铁、硅钢或硅合金时，通过烟道排出的硅蒸气氧化后，经收尘器收集得到的以无定形SiO2为主要成分的球状玻璃体颗粒粉尘。
硅灰中无定形SiO2的含量在90%以上，其化学成分随所生产的合金或金属的品种不同而异，一般其化学成分为SiO2：85%～92%；Fe2O3：2%～3%；MgO：1%～2%；Al2O3：0.5%～1.0%；CaO：0.2%～0.5%。
硅灰活性极高，火山灰活性指标高达110%。其中的SiO2在水化早期就可与Ca（OH）2发生反应，可配制出100MPa以上的高强混凝土。硅灰取代水泥后，其作用与粉煤灰类似，可改善混凝土拌和物的和易性，降低水化热，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗冻、抗渗，抑制碱-骨料反应，且效果比粉煤灰好得多。另外，硅灰掺入混凝土中，可使混凝土的早期强度提高。
硅灰颗粒极细，平均粒径为0.1～0.2μm，密度2.2g/cm3，堆积密度250～300kg/m3，比表面积20000～25000m2/kg，因其表面积较大，需水量比为134%左右，若掺量过大，将会使水泥浆变得十分黏稠。因此，在土建工程中，硅灰取代水泥量常为5%～15%，为保证混凝土的和易性须配以高效减水剂方可使用。
沸石粉
沸石粉是由天然沸石岩经粉磨加工制成的含水化硅铝酸盐为主的矿物火山灰质活性掺和材料。含有一定活性SiO2和活性Al2O3。其中，SiO2占60%～70%，Al2O3占10%～30%，可溶硅占5%～12%，可溶铝占6%～9%。沸石岩具有较大的内表面积和开放性结构，沸石粉本身没有水化能力，在水泥中碱性物质激发下其活性才表现出来。沸石粉的技术要求：细度为0.080mm方孔筛筛余不大于7%，平均粒径为5.0～6.5μm，颜色为白色。
沸石粉掺入混凝土中的量依据所需达到的目的而定，配置高强度混凝土时的掺量为10%～20%；以高强度等级水泥配置低强度混凝土时掺量为40%～50%；置换水泥为30%～40%；配置普通混凝土时为10%～27%，可置换水泥10%～20%。
沸石粉作为混凝土掺和料，其作用主要表现如下：
（1）可以改善拌和物的黏聚性，减少泌水，用于泵送混凝土，可减少混凝土离析及堵泵。
（2）沸石粉应用于轻骨料混凝土，可较大改善轻骨料混凝土拌和物的黏聚性，减少轻骨料的上浮。
粉煤灰
粉煤灰是目前用量最大，使用范围最广的掺和料。粉煤灰主要从电厂的粉煤炉烟道气体中收集而得到，其表面多呈球形，表面光滑。
粉煤灰的分类
粉煤灰按收集方法的不同分为静电收尘灰和机械收尘灰两种。按排放方式不同分为湿排灰和干排灰。按CaO的含量高低分为高钙灰（CaO含量大于10%）和低钙灰（CaO含量小于10%）两类。我国绝大多数电厂排放的粉煤灰为低钙灰，湿排灰活性不如干排灰。
粉煤灰的化学成分主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等。
粉煤灰的作用
粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，掺入混凝土中可产生以下三种效应，总称为“粉煤灰效应”。
（1）活性效应。粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，在水泥水化产生的Ca（OH）2和水泥中所掺石膏的激发下，能水化生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等产物，可作为胶凝材料一部分起增强作用，在混凝土强度不变的情况下可节约水泥10%左右。
（2）形态效应。粉煤灰颗粒绝大多数为玻璃微珠，在混凝土拌和物中起“滚珠轴承”的作用，能减小内摩阻力，使掺有粉煤灰的混凝土拌和物比基准混凝土流动性好，可改善混凝土的和易性、可泵性，便于提高施工进度，同时，降低混凝土的水化热。
（3）微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大了混凝土的密实度。粉煤灰掺入混凝土中，可以改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和可塑性，能降低混凝土的水化热，使混凝土的弹性模量提高，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗渗、抑制碱-骨料反应等耐久性。粉煤灰取代混凝土中部分水泥后，混凝土的早期强度有所降低，但后期强度可以赶上甚至超过未掺粉煤灰的混凝土。
环境特性
长期以来，人们一方面致力于粉煤灰资源化工作，另一方面对它的环境特性心存疑虑，粉煤灰曾被视为一种有毒、有害物质，我国20世纪70年代对粉煤灰毒性产生过恐慌。粉煤灰有害物质包括As、Se、Pb、B、Zn、Cd、Cr、Hg、Mo、Ni、S、Sb等20余种有潜在毒害性的微量元素，238U（铀）、226Ra（镭）、232Th（钍）、40K（钾）和222Rn（氡）等放射性元素和粉尘3类。它们通过3种形式对环境产生危害，即粉煤灰中有毒有害元素通过水的淋溶、浸渍进入周围环境，污染地表水、地下水及土壤，或被直接饮用，或被农作物吸收后为食用而影响人们身体健康；粉煤灰的放射性物质通过辐射或释放有害气体危害人们身体健康；极细的粉煤灰颗粒在空气中飘浮，被人吸入而影响人们身体健康。
粉煤灰的有毒有害物质来源于原煤，并经燃烧而富集在粉煤灰颗粒中，原煤的有毒有害成分越多，粉煤灰的环境危害性就越大。
磨细矿渣粉
磨细矿渣是将粒化高炉矿渣经干燥、粉磨等工艺磨细而成的粉状掺和料。其主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3，三者的总量占90%以上，另外含有Fe2O3和MgO等氧化物及少量SO3。其活性较粉煤灰高，掺量也可比粉煤灰大。磨细矿渣粉可以等量取代水泥，且能显著改善混凝土的和易性，同时降低水化热，提高混凝土的抗腐蚀能力和耐久性，以及加快混凝土后期强度的增长。