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【摘 要】 砂是目前混凝土组分中大宗材料之一，包括天然砂和机制砂。由于天然河沙资源日趋枯竭，机制砂作为天然河砂的替代品应运而生，解决了混凝土中天然河砂日趋紧缺的局面。本文论述了机制砂的材料特性，分析了我国机制砂的生产与应用现状，并提出解决机制砂在现代混凝土应用中出现的问题。
【关键词】 机制砂；混凝土；应用
一、概述
拌制混凝土在我国大多数地区运用的是天然砂，天然砂顾名思义不是人为而是自然形成的。天然砂资源是在短期内不可再生的，随着各类工程建设日益的推进和发展的需要，不少地区出现了天然砂资源越来越少而匮乏的趋势，而且砂的质量和数量也不能满足混凝土用砂的需要，进而影响工程建设的进度和质量。从另一方面讲，由于砂资源短缺，价格上涨，利益最大化，一些人疯狂开采超量开采，对环境造成了污染，又对环境造成了破坏。而且天然砂分布不均匀，是一种地域性资源，有的地方多，有的地区根本无自然砂资源，（如贵州、甘肃、长江下游等地区）大量的混凝土工程，无合格可用的细骨料，不得不开发机制砂作为混凝土细骨料这一新料源。在铁路、公路、港口的结构工程中，不论高性能混凝土，还是普通混凝土，机制砂均得到广泛应用。通过在铁路、公路、港口工程，使用机制砂作混凝土细骨料，已在建筑行业有较成熟的经验技术，已把机制砂应用于不同的工艺和不同的性能的混凝土，机制砂已成为混凝土不可缺少的主要材料。在这种情况下，寻求新砂资源，开发人工砂已势在必行。人们就用巖石资源或工程弃置的废石通过机械加工成机制砂（机制砂的定义下面表述），已成为必不可少的替代资源。本文就混凝土工程中运用机制砂的施工控制以及实际运用进行浅析。
二、机制砂的分析
（1）机制砂的定义。机制砂就是经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质岩、风化的颗粒，俗称人工砂。机制砂在生产过程中不可避免的产生一定量的石粉，石粉是机制砂中粒径小于75μm的颗粒，也就是石头的粉末。石粉与天然砂中的泥粉不同，石粉与机制砂为同一母岩、矿物成分相同，石粉的颗粒分布也与泥粉有很大的区别。（2）机制砂总体性能。第一，机制砂表面粗糙、棱角丰富、颗粒形状差、磨阻力大，混凝土流动阻力大，需要更多的胶凝材料作润滑剂。因而拌制的混凝土易产生离析；第二，机制砂因生产特性所至，比表面积比自然砂大得多，在同等条件下，对混凝土工作性能影响较大。但也增加了集料与水泥浆之间的粘结力。第三，机制砂中石粉通常同一产地，同一母岩磨细而成，有活性矿物作用，对增强混凝土和易性、延缓大体积混凝土热值提前出现，防止混凝土温度应力裂变有较好技术效果。第四，机制砂级配不良。通常是两头多中间少，即粗颗粒（2.36mm以上）和细颗粒（0.15mm）较多，但中间颗粒（1.18～0.3mm）较少，配制的混凝土易于离析泌水，对混凝土强度也产生不利影响。第五，机制砂的石粉含量的多少，对混凝土物理性能、力学性能、耐久性能均有明显影响，石粉含量少，混凝土粗糙，和易性差，泌水严重，石粉含量过多，导致混凝土干缩快、收缩大、裂纹多，通过摸索和长期经验石粉含量以10%～15%为佳。
三、机制砂对混凝土性能的影响
（1）混凝土物理性能。机制砂混凝土的物理性能，常常表现出泌水、离析、沉底粘盘等不良现象，对混凝土工艺性能影响极大。
（2）泌水离析对混凝土的危害。第一，泌水对混凝土表面危害。混凝土泌水离析、将导致混凝土表面出现水纹流砂等缺陷，同时，在振捣作用下，胶体材料不断上浮，混凝土底部密实度降低，表面浮浆增多。即出现表面龟裂，从而大大降低了混凝土的抗渗性能。第二，泌水对混凝土内部结构及性能的危害。由于混凝土有物理性缺陷，表面裂纹、内部毛细管道的渗透，空气中二氧化碳等界子的侵入，从而使混凝土不断受到侵蚀而碳化，这样就降低混凝土的使用寿命。机制砂混凝土泌水离析是由于机制砂细度模数偏大，造成细骨料较少，引起细骨料之间空隙增大，胶体材料的不足而引起自由水上升，导致混凝土出现保水性差，泌水离析等缺陷。
（3）解决方法。第一，混凝土配合比方面。适宜增加胶凝材料用量，尽量降低混凝土的砂率，适当增加石粉含量，在不影响其他性能的前提下，使混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，根据实际尽量减少单位用水量。提高粉煤灰用量、采用二级及以上粉煤灰，这样在生产或是调配时，有明显的收水表现，提高混凝土和易性，降低了泌水离析的程度。第二，原材料方面。根据混凝土不同标号，掺入适当细砂，调整混凝土中细骨料的颗粒级配，减小细骨料间的孔隙及比表面积，具体掺量通过试验确定。第三，减水剂方面。选用减水率高，坍落度经时损失小，与胶凝材料相溶性好，质量稳定的外加剂，避免混凝土粘聚性差，保水性不好。第四，施工方面。严格控制混凝土振捣时间，避免过振或漏振。
（4）混凝土和易性的控制。机制砂表面粗糙，棱角丰富、比表面积大，本不适应大流动性混凝土，易产生离析影响混凝土的工作性。但通过加天然砂进行物理改良，选用适宜的外加剂起到减水剂引气作用；加之石粉活性润滑密实作用，又使混凝土的物量力学性能、耐久性能得到改善，通过系例的技术处理，解决了机制砂材质不足的矛盾。即在低水泥用量情况下，能配制工作性能优异的混凝土。甚至水工混凝土要求石粉含量不低于10%～15%，更有利于混凝土的耐久性。在配制强度等级较高的混凝土时，对机制砂石粉含量要严格限制，因为高等级混凝土水胶比小，石粉的存在影响混凝土的工作性，一般石粉含量限制在10%以下。含石粉的机制砂混凝土，其凝结时间比不含石粉的天然河砂混凝土有所缩短。石粉有一定的活性，能起到惰性掺和料的作用，分散水泥颗粒，降低水化热，混凝土含气量和泌水率都有所减小，对保证混凝土质量有利。
四、石粉对混凝土的影响
机制砂的石粉含量对混凝土强度确有影响，影响的大小与石粉本身质量与数量有关，公路、铁路标准要求不超过5%，贵州地方标准要求不超过8%～10%；水工标准要求是15%；由于各行业标准差异较大，故从混凝土性能进行试验分析和验证，才能真正确定不同性能的混凝土中石粉的质量标准及最佳掺量。影响混凝土工作性的因素主要有：（1）石粉对混凝土工作性能的影响。石粉对混凝土也有利的一面，能起到润滑和填充。石粉对混凝土也有弊的一面，容易影响混凝土的坍落度，主要是水泥、粉煤灰和石粉三者颗粒之间可能发生的填充效应，使颗粒间的孔隙减少，孔隙水减少，自由水增加，则拌合物浆体的流变性能增大，造成混凝土坍落度损失。（2）石粉对混凝土力学性能的影响。机制砂中的石粉在水泥水化反应中起晶棱作用和微集料填充作用，增加了混凝土的密实度。机制砂中石粉的增加使整个混凝土体系中粉体材料的量增加，形成的浆体量也增加，混凝土有足够多的浆体去包裹集料。同时在水灰比和胶凝材料不变的情况下，增加石粉的用量会使整个的浆体变得粘稠，使集料之间的粘结更为紧密，增加了它们的粘结强度，由此提高了混凝土的强度。
通过机制砂在混凝土中的运用的浅析，从利弊两个方面阐述了机制砂的特性，以及优劣。机制砂在各种不同性能的混凝土中的实际应用价值，其综合效益显著。机制砂可以因地治宜，就地开发新的料源，满足了施工生产需要，降低了能源消耗，解决了区域性缺自然砂资源的矛盾。在使用机制砂拌制混凝土时，一定要严格按相关技术规范进行，不能马虎从事。我们要在机制砂拌制混凝土的运用中，为行业间不统一的相关标准，提供研究性试验经验，为更好的开发应用机制砂提供条件。
参考文献：
[1]将正武，石连富，孙振平.用机制砂配制自密实混凝土的研究[J].建筑材料学报，2007，10（2）：154-160.
[2]陈欣声.机制砂在商品混凝土的立用[J]工程机械，2004，35（11）：74-75.
[3]徐健，蔡基伟，王稷良，周明凯.人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J].国外建材科技，2004，（3）：20-24.
【关键词】 机制砂；混凝土；应用
一、概述
拌制混凝土在我国大多数地区运用的是天然砂，天然砂顾名思义不是人为而是自然形成的。天然砂资源是在短期内不可再生的，随着各类工程建设日益的推进和发展的需要，不少地区出现了天然砂资源越来越少而匮乏的趋势，而且砂的质量和数量也不能满足混凝土用砂的需要，进而影响工程建设的进度和质量。从另一方面讲，由于砂资源短缺，价格上涨，利益最大化，一些人疯狂开采超量开采，对环境造成了污染，又对环境造成了破坏。而且天然砂分布不均匀，是一种地域性资源，有的地方多，有的地区根本无自然砂资源，（如贵州、甘肃、长江下游等地区）大量的混凝土工程，无合格可用的细骨料，不得不开发机制砂作为混凝土细骨料这一新料源。在铁路、公路、港口的结构工程中，不论高性能混凝土，还是普通混凝土，机制砂均得到广泛应用。通过在铁路、公路、港口工程，使用机制砂作混凝土细骨料，已在建筑行业有较成熟的经验技术，已把机制砂应用于不同的工艺和不同的性能的混凝土，机制砂已成为混凝土不可缺少的主要材料。在这种情况下，寻求新砂资源，开发人工砂已势在必行。人们就用巖石资源或工程弃置的废石通过机械加工成机制砂（机制砂的定义下面表述），已成为必不可少的替代资源。本文就混凝土工程中运用机制砂的施工控制以及实际运用进行浅析。
二、机制砂的分析
（1）机制砂的定义。机制砂就是经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质岩、风化的颗粒，俗称人工砂。机制砂在生产过程中不可避免的产生一定量的石粉，石粉是机制砂中粒径小于75μm的颗粒，也就是石头的粉末。石粉与天然砂中的泥粉不同，石粉与机制砂为同一母岩、矿物成分相同，石粉的颗粒分布也与泥粉有很大的区别。（2）机制砂总体性能。第一，机制砂表面粗糙、棱角丰富、颗粒形状差、磨阻力大，混凝土流动阻力大，需要更多的胶凝材料作润滑剂。因而拌制的混凝土易产生离析；第二，机制砂因生产特性所至，比表面积比自然砂大得多，在同等条件下，对混凝土工作性能影响较大。但也增加了集料与水泥浆之间的粘结力。第三，机制砂中石粉通常同一产地，同一母岩磨细而成，有活性矿物作用，对增强混凝土和易性、延缓大体积混凝土热值提前出现，防止混凝土温度应力裂变有较好技术效果。第四，机制砂级配不良。通常是两头多中间少，即粗颗粒（2.36mm以上）和细颗粒（0.15mm）较多，但中间颗粒（1.18～0.3mm）较少，配制的混凝土易于离析泌水，对混凝土强度也产生不利影响。第五，机制砂的石粉含量的多少，对混凝土物理性能、力学性能、耐久性能均有明显影响，石粉含量少，混凝土粗糙，和易性差，泌水严重，石粉含量过多，导致混凝土干缩快、收缩大、裂纹多，通过摸索和长期经验石粉含量以10%～15%为佳。
三、机制砂对混凝土性能的影响
（1）混凝土物理性能。机制砂混凝土的物理性能，常常表现出泌水、离析、沉底粘盘等不良现象，对混凝土工艺性能影响极大。
（2）泌水离析对混凝土的危害。第一，泌水对混凝土表面危害。混凝土泌水离析、将导致混凝土表面出现水纹流砂等缺陷，同时，在振捣作用下，胶体材料不断上浮，混凝土底部密实度降低，表面浮浆增多。即出现表面龟裂，从而大大降低了混凝土的抗渗性能。第二，泌水对混凝土内部结构及性能的危害。由于混凝土有物理性缺陷，表面裂纹、内部毛细管道的渗透，空气中二氧化碳等界子的侵入，从而使混凝土不断受到侵蚀而碳化，这样就降低混凝土的使用寿命。机制砂混凝土泌水离析是由于机制砂细度模数偏大，造成细骨料较少，引起细骨料之间空隙增大，胶体材料的不足而引起自由水上升，导致混凝土出现保水性差，泌水离析等缺陷。
（3）解决方法。第一，混凝土配合比方面。适宜增加胶凝材料用量，尽量降低混凝土的砂率，适当增加石粉含量，在不影响其他性能的前提下，使混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，根据实际尽量减少单位用水量。提高粉煤灰用量、采用二级及以上粉煤灰，这样在生产或是调配时，有明显的收水表现，提高混凝土和易性，降低了泌水离析的程度。第二，原材料方面。根据混凝土不同标号，掺入适当细砂，调整混凝土中细骨料的颗粒级配，减小细骨料间的孔隙及比表面积，具体掺量通过试验确定。第三，减水剂方面。选用减水率高，坍落度经时损失小，与胶凝材料相溶性好，质量稳定的外加剂，避免混凝土粘聚性差，保水性不好。第四，施工方面。严格控制混凝土振捣时间，避免过振或漏振。
（4）混凝土和易性的控制。机制砂表面粗糙，棱角丰富、比表面积大，本不适应大流动性混凝土，易产生离析影响混凝土的工作性。但通过加天然砂进行物理改良，选用适宜的外加剂起到减水剂引气作用；加之石粉活性润滑密实作用，又使混凝土的物量力学性能、耐久性能得到改善，通过系例的技术处理，解决了机制砂材质不足的矛盾。即在低水泥用量情况下，能配制工作性能优异的混凝土。甚至水工混凝土要求石粉含量不低于10%～15%，更有利于混凝土的耐久性。在配制强度等级较高的混凝土时，对机制砂石粉含量要严格限制，因为高等级混凝土水胶比小，石粉的存在影响混凝土的工作性，一般石粉含量限制在10%以下。含石粉的机制砂混凝土，其凝结时间比不含石粉的天然河砂混凝土有所缩短。石粉有一定的活性，能起到惰性掺和料的作用，分散水泥颗粒，降低水化热，混凝土含气量和泌水率都有所减小，对保证混凝土质量有利。
四、石粉对混凝土的影响
机制砂的石粉含量对混凝土强度确有影响，影响的大小与石粉本身质量与数量有关，公路、铁路标准要求不超过5%，贵州地方标准要求不超过8%～10%；水工标准要求是15%；由于各行业标准差异较大，故从混凝土性能进行试验分析和验证，才能真正确定不同性能的混凝土中石粉的质量标准及最佳掺量。影响混凝土工作性的因素主要有：（1）石粉对混凝土工作性能的影响。石粉对混凝土也有利的一面，能起到润滑和填充。石粉对混凝土也有弊的一面，容易影响混凝土的坍落度，主要是水泥、粉煤灰和石粉三者颗粒之间可能发生的填充效应，使颗粒间的孔隙减少，孔隙水减少，自由水增加，则拌合物浆体的流变性能增大，造成混凝土坍落度损失。（2）石粉对混凝土力学性能的影响。机制砂中的石粉在水泥水化反应中起晶棱作用和微集料填充作用，增加了混凝土的密实度。机制砂中石粉的增加使整个混凝土体系中粉体材料的量增加，形成的浆体量也增加，混凝土有足够多的浆体去包裹集料。同时在水灰比和胶凝材料不变的情况下，增加石粉的用量会使整个的浆体变得粘稠，使集料之间的粘结更为紧密，增加了它们的粘结强度，由此提高了混凝土的强度。
通过机制砂在混凝土中的运用的浅析，从利弊两个方面阐述了机制砂的特性，以及优劣。机制砂在各种不同性能的混凝土中的实际应用价值，其综合效益显著。机制砂可以因地治宜，就地开发新的料源，满足了施工生产需要，降低了能源消耗，解决了区域性缺自然砂资源的矛盾。在使用机制砂拌制混凝土时，一定要严格按相关技术规范进行，不能马虎从事。我们要在机制砂拌制混凝土的运用中，为行业间不统一的相关标准，提供研究性试验经验，为更好的开发应用机制砂提供条件。
参考文献：
[1]将正武，石连富，孙振平.用机制砂配制自密实混凝土的研究[J].建筑材料学报，2007，10（2）：154-160.
[2]陈欣声.机制砂在商品混凝土的立用[J]工程机械，2004，35（11）：74-75.
[3]徐健，蔡基伟，王稷良，周明凯.人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J].国外建材科技，2004，（3）：20-24.