作为配制混凝土的基本原材料,细集料的质量优劣直接关系到混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。优选天然中、粗砂作细集料是国内外配制混凝土的惯例。我国地域广阔但优质天然砂资源分布极不平衡,随着建筑行业的迅速发展许多地区用砂供需矛盾愈发严峻。机制砂的物理性能指标类似天然砂,并且机制砂取材广泛,诸如工业废渣、矿山尾矿、废弃混凝土、再生骨料等固废都可以作为生产原料。使用机制砂代替天然砂配制混凝土具有显著的经济效益和社会效益。但机制砂与天然砂毕竟还存在很大的差异,按照现行普通规范配制出的机制砂混凝土未必能够表现出足够优越的使用性能。因此对机制砂混凝土的性能展开研究,并在此基础上探讨优化设计问题是十分必要的。基于以上研究背景,本文在试验的基础上研究了机制砂混凝土的配制、机制砂混凝土拌和物的工作性以及硬化后的强度。具体的研究工作主要有:(1)根据机制砂的特性和工程实践应用的要求,确定机制砂取代率、水灰比、砂率、减水剂掺量作为影响机制砂混凝土性能的四类敏感因素影响。通过应用正交试验设计方法选择正交表并确定各个试验组的配比,再利用极差法和方差法分析出各敏感因素的主次顺序和显著程度,最终确定满足配制要求的混凝土最优配合比。(2)基于机制砂粒形和级配特点,初步探讨了一个理想的机制砂取代率,使得既利于混凝土粘结又不会影响其流动性。根据富余浆体理论和Fuller密实理论计算出理论值,并通过单因素试验对计算结果进行验证。(3)根据试验得到的坍落度和抗压强度数据,建立了能够预测评估机制砂混凝土强度和工作性能的数值模型。在此基础上,以坍落度、强度、成本作为目标函数,引入Pareto最优解和遗传智能算法对机制砂混凝土配合比优化问题进行数学求解。