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当下建筑行业的功能化需求、环保需求越来越高,对建筑材料提出了结构轻量化、性能复合化、环境友好化等要求,而轻骨料混凝土能很好的满足这些要求。但轻骨料混凝土通常使用天然砂配制,而目前天然砂资源越来越匮乏,会制约轻骨料混凝土的普及。机制砂作为天然砂的替代品,目前还很少应用于轻骨料混凝土中,也还较为缺乏针对性较强的研究。针对上述问题,本课题利用机制砂来配制陶粒混凝土,并研究机制砂对陶粒混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响,希望为机制砂陶粒混凝土的研究和应用提供一定的依据。本文从轻骨料混凝土和机制砂混凝土各自的研究现状出发,提出了机制砂陶粒混凝土的配合比设计参数,研究了该配合比设计下体积砂率、水胶比和浆集比对机制砂陶粒混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响,并探究了硅灰对其力学性能和耐久性能的改善,还探索了机制砂砂浆和机制砂陶粒混凝土之间的性能相关性。研究得出的主要结论有:(1)骨料紧密堆积理论和浆体包裹填充理论能有效指导机制砂陶粒混凝土的配合比设计,并配制出了性能满足28d容重等级18001900、试配强度等级4050MPa的机制砂陶粒混凝土。且本试验条件下体积砂率35%,水胶比0.30,浆集比35/65时,机制砂陶粒混凝土具有较小容重和较优比强度。(2)机制砂体积砂率的增大会增大砂浆的屈服应力和塑性粘度,进而降低砂浆的流动度,砂浆流动度和机制砂陶粒混凝土扩展度之间有近似线性关系y=1.37x+261.5(y为混凝土扩展度、x为砂浆流动度)。骨料形成紧密堆积且浆体能充分填充骨料空隙时,机制砂陶粒混凝土具有较优的比强度、较高的峰值破坏点、较低的收缩值及较优的抗氯离子渗透性。(3)在0.270.40内,水胶比增大,机制砂砂浆流动度增大,抗压强度降低,砂浆屈服应力和塑性粘度在水胶比≥0.35后趋于稳定。机制砂陶粒混凝土水胶比增大,力学性能和变形能力变差,收缩增大,抗氯离子渗透性减弱;水胶比≥0.35后影响混凝土工作性的主要因素是砂浆的屈服应力,屈服应力越大,机制砂陶粒混凝土工作性越好。其配制强度和水胶比有近似关系fcu,0=0.255fce(B/W+1.284)。砂浆强度与混凝土强度近似相关关系为y=0.49x+11.32(y为混凝土强度,x为砂浆强度)。(4)浆集比增加,机制砂陶粒混凝土的坍落度和扩展度均增大,抗压强度变大。其中浆集比为35/65时,变形能力最强,收缩值和氯离子渗透性相对最小。浆体在机制砂混凝土中分为包裹浆体和填充浆体,包裹厚度有一个上限值,填充在骨料间隙间的浆体对机制砂陶粒混凝土工作性起主要作用。(5)硅灰的掺入不会对机制砂陶粒混凝土的力学性能带来显著影响,但会使其整体收缩值变小,且收缩稳定时间提前至52d左右;还能使机制砂陶粒混凝土的抗氯离子渗透能力提升至高性能混凝土的水平。本研究表明,使用机制砂能够配制出工作性性和力学性能都满足要求的轻骨料混凝土。尽管在耐久性性方面,机制砂陶粒混凝土性能不如普通轻骨料混凝土,但掺入硅灰后,其耐久性能可以达到高性能混凝土水平。