复合掺合料设计要实现最经济有效，可从原材料选择、配合比优化、制备工艺选择、性能调控与质量检验等方面入手，以下是详细介绍：

原材料选择

• ‌优先选用工业废渣‌：工业废渣如粉煤灰、矿渣、钢渣、尾矿、赤泥、工业副产石膏等，来源广泛且成本较低。以粉煤灰为例，它是电厂煤粉炉烟道气体中收集的细颗粒粉末，若能稳定获取优质粉煤灰，不仅能降低原材料采购成本，还能实现资源循环利用。像在一些大型电厂周边，粉煤灰产量大，获取方便且价格相对低廉。

• ‌考虑原材料互补性‌：不同原材料在化学组成、矿物组成和颗粒分布上各有特点。例如，矿渣富含钙、铝等元素，具有潜在水硬性；粉煤灰含有大量玻璃微珠，具有形态效应和火山灰活性。将矿渣和粉煤灰复合使用，可发挥各自优势，提高复合掺合料的综合性能。

配合比优化

• ‌明确设计目标层次‌：

• ‌第一层次：可用性‌：确保复合掺合料符合配制混凝土的质量要求，这是基础目标。例如，其细度、活性指数等指标需满足相关标准，以保证在混凝土中能正常发挥作用。

• ‌第二层次：可用性与经济性统一‌：在保证质量的前提下，追求高性价比。可通过试验确定不同原材料的最佳掺量，使复合掺合料既能满足混凝土性能要求，又能降低生产成本。比如，通过大量试验发现，当粉煤灰、矿渣、硅粉按一定比例复合时，在保证混凝土强度的同时，成本较单一掺合料有所降低。

• ‌第三层次：高性能化‌：利用复合掺合料实现混凝土的低热、低收缩和高耐久性能。这需要综合考虑原材料的选择和配合比设计，例如，加入适量的石灰石粉可减小温度应力，改善混凝土早期开裂敏感度。

• ‌进行大量试验‌：通过室内试验，研究不同配合比下复合掺合料混凝土的经济效益、抗压强度和抗冻融性能等。例如，在水胶比分别为0.18、0.20、0.22时，随着复合矿物掺和料等量替代水泥量的增加，分析混凝土造价的变化趋势。试验发现，当复合矿物掺和料掺量为50%，其中硅粉、粉煤灰、矿粉的掺量分别为8%、26%、16%时，混凝土造价最低。

制备工艺选择

• ‌分别粉磨与混合粉磨结合‌：分别粉磨工艺可有效控制复合矿物掺合料各组分粒度，使矿粉处于细粒度区间，粉煤灰处于粗粒度区间，与水泥颗粒形成良好的配伍，满足水泥基材料强度与流动性需求。但该工艺设备投资大、改造成本高。混合粉磨工艺简单，生产设备便于维护，但存在过粉磨和欠粉磨问题。可采用多台球磨串联、分段喂料等工艺，分别控制矿粉和粉煤灰粒径，制备出各组分粒径可控、活性和流动性兼优的复合矿物掺合料，既降低设备投资，又能提高产品质量。

• ‌优化粉磨参数‌：研究粉磨时间、粉磨介质等参数对原材料粒度和活性的影响。例如，粉煤灰粉磨时间延长，比表面积提高，<3μm的微粉比例增加，活性指数增大，流动度比也增大。但过度粉磨会导致粉煤灰球形度下降，弱化复合矿物掺合料的流动性能。因此，需要通过试验确定最佳粉磨参数，以提高复合掺合料的性能和降低能耗。

性能调控与质量检验

• ‌使用外加剂改善性能‌：外加剂是改善复合掺合料性能和微调的关键技术。如微量（1/万）的三乙醇胺助磨增强剂、微缓凝或促凝剂等。通过合理使用外加剂，可提高复合掺合料的活性、流动性和稳定性等性能。

• ‌严格质量检验‌：按照相关标准对复合掺合料的细度、三氧化硫含量、游离氧化钙含量、氯离子及水含量、流动度、安定性及活性等进行严格检验。例如，对使用钢渣粉组分时，为避免产生水泥体积安定性不良，对氧化镁的含量给出明确界定，对于氧化镁超过5%的情况，必须做压蒸安定性实验。只有满足性能理化要求，才能制备出合格的复合掺合料。