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随着我国基础设施建设的快速发展以及环境保护意识的增强,天然河砂资源越来越匮乏,机制砂或机制山砂在工程上应用将成为必然趋势。在湖北宜昌地区河砂资源较少而风化石英砂岩资源丰富,如何合理利用这些资源生产优质的机制山砂并正确的在工程中应用,是值得探讨的问题。本文结合宜昌地区机制山砂的生产工艺、工程应用等实际情况,系统地研究了机制山砂的物理特性、制备工艺以及对混凝土性能的影响,研究成果如下:(1)根据该地区的岩矿资源特点,使用两阶段破碎流程生产机制山砂产品,在粗破碎阶段选择使用颚式破碎机,细破碎阶段选择使用反击式破碎机,并在细破碎过程中使用高速水流模拟河水对物料颗粒进行冲洗,以降低机制山砂中的细粉含量并在一定程度上改善机制山砂颗粒的表观形貌。(2)从宏观及微观角度对比机制山砂与河砂,结果表明两种砂的矿物组成基本一致,主要矿物成分均为石英、长石及云母;但两种砂在表观形貌、颗粒粒形、孔隙、级配以及0.075mm以下颗粒含量等方面存在显著差异。用机制山砂配制砂浆,其工作性能低于河砂砂浆,但力学性能较好。利用特细砂与机制山砂混合以弥补机制山砂中0.6mm以下颗粒含量较少的缺陷,混合砂砂浆的工作性能及力学性能均有所提高;混合砂中特细砂与机制山砂的比例为1:9时,混合砂砂浆的工作性能及力学性能较好。(3)采用机制山砂配制C50高性能混凝土时,在水胶比为0.32、砂率为0.38,粉煤灰取代水泥量为20%的条件下,混凝土的工作性能及力学性能达到最佳。采用机制山砂预饱和技术可以改善混凝土的工作、力学性能,较好的解决了机制山砂混凝土坍落度损失较大的问题;使用机制山砂预饱和技术配制混凝土,将机制山砂达到饱和面干程度用水量2倍的水与机制山砂预先搅拌,对混凝土的性能的改善可达到最好的结果。机制山砂的细粉(≤0.075mm的颗粒)含量在7~10%范围,C30强度等级的混凝土性能达到最好;细粉含量在3-5%时,C50强度等级的混凝土性能达到最优。当配制低强度等级的混凝土时,机制山砂中的细粉含量可适当放宽,以改善混凝土的工作性能;配制高强度等级的混凝土,应严格控制机制山砂中细粉含量,以保证混凝土性能。(4)系统的评价机制山砂混凝土的耐久性能。机制山砂颗粒的表面较为粗糙、粒形不规则,这一特性可以增加机制山砂颗粒与水泥石的粘结,提高机制山砂混凝土限制变形能力,因此机制山砂混凝土体积稳定性优于河砂混凝土;机制山砂的级配略差,细粉含量较高,所配制的机制山砂混凝土孔隙率高于河砂混凝土,机制山砂混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化性能也比河砂混凝土略差。