砂作為混凝土重要的組分隨著建筑工程的日益增多，用砂量也逐年增長(zhǎng)。伴隨著河道禁采，河砂供應(yīng)量逐漸減少，機(jī)制砂代替天然河砂已是趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)。目前，國(guó)內(nèi)的機(jī)制砂五花八門(mén)，只要經(jīng)過(guò)機(jī)器生產(chǎn)，都統(tǒng)稱(chēng)為“機(jī)制砂”，例如有些地方將碎石場(chǎng)下腳料作為機(jī)制砂出售。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14684－2011《建設(shè)用砂》把由經(jīng)除土處理的機(jī)制砂和混合砂都稱(chēng)人工砂，執(zhí)行人工砂的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。

（一）碎石場(chǎng)下腳料當(dāng)機(jī)制砂

采用專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的機(jī)制砂是利用專(zhuān)業(yè)制砂設(shè)備通過(guò)裝棒量、棒的級(jí)配、進(jìn)料量、料漿濃度、進(jìn)料粒徑等參數(shù)的調(diào)整，按生產(chǎn)的需要，控制機(jī)制砂的粒形、細(xì)度模數(shù)和顆粒級(jí)配等，并配有整形設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)制砂顆粒級(jí)配、粒形好，這種機(jī)制砂往往是價(jià)格較高的精品砂。專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)制砂雖然質(zhì)量?jī)?yōu)良，便于混凝土生產(chǎn)控制，但由于價(jià)格的原因，市場(chǎng)接受程度不高。大量充斥著市場(chǎng)的是碎石場(chǎng)下腳料。

由于機(jī)制砂與河砂的形成方式的差異，造成機(jī)制砂與天然河砂最大的差別就是機(jī)制砂中含有一定量的石粉含量。使用碎石破碎生產(chǎn)的機(jī)制砂中含有的石粉一般含泥量較小，但將碎石場(chǎng)下腳料直接最為機(jī)制砂出售的所謂“機(jī)制砂”，受生產(chǎn)碎石“毛料”（生產(chǎn)碎石的大塊石頭）質(zhì)量的影響較大。若“毛料”中含泥量、泥塊含量較大，碎石生產(chǎn)過(guò)程中，篩分后的碎石場(chǎng)下腳料自然含泥量較高，只是與碎石專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)機(jī)制砂的石粉有本質(zhì)區(qū)別的。由于精品的機(jī)制砂因價(jià)格原因不被市場(chǎng)接受，造成使用碎石場(chǎng)下腳料“機(jī)制砂”的用戶(hù)含泥量波動(dòng)大，質(zhì)量難以控制，集中體現(xiàn)在用水量居高不下，外加劑用了超量使用，混凝土坍落度損失難以控制，有些混凝土企業(yè)通過(guò)增加水泥用量勉強(qiáng)控制住混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，但混凝土裂縫嚴(yán)重，裂縫出現(xiàn)時(shí)間提前（路面收光后就出現(xiàn)大面積開(kāi)裂），甚至采用覆蓋養(yǎng)護(hù)也難以控制裂縫。

專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)制砂雖然所含石粉的礦物組成與化學(xué)成分完全與被加工的母巖相同，這種石粉與碎石場(chǎng)下腳料中石粉粒徑像似，但成分完全不同。機(jī)制砂中的石粉可以彌補(bǔ)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中膠凝材料偏低的缺陷，提高混凝土抗離析、泌水能力。同時(shí)，石粉還可以調(diào)節(jié)膠凝材料級(jí)配，提高混凝土的密實(shí)性。但若機(jī)制砂中石粉含量過(guò)大也會(huì)使混凝土用水量增加，收縮增大，但這些不利影響可以通過(guò)調(diào)整配合比改善，不像泥粉危害至深、難以控制。

（二）顆粒粒形與級(jí)配

目前商混站使用的機(jī)制砂由機(jī)械破碎獲得，粒形多呈長(zhǎng)方體、三角體或片狀，表面粗糙、多棱角。機(jī)制砂表面粗糙有利于提高水泥漿體與其粘結(jié)能力，但較大的比表面積和粗糙的表面使得用水量增加，為克服顆粒間摩擦力，提高流動(dòng)性，骨料表面漿體厚度增加。

機(jī)制砂的級(jí)配也很不合理，一般表現(xiàn)為“兩頭大，中間小”，即＞2.36mm和＜0.15mm的顆粒偏多，特別是0.3mm～1.18mm的顆粒偏少，有時(shí)甚至出現(xiàn)某一粒級(jí)斷檔。部分機(jī)制砂粗顆粒太多，大于2.36mm顆粒超標(biāo)嚴(yán)重，甚至累計(jì)篩余超過(guò)45%，<0.15的顆粒超過(guò)10%，而中間顆粒（0.30mm～1.18mm）偏少在30%左右。用這樣的機(jī)制砂拌制的混凝土拌合物和易性較差，甚至出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，而適量石粉的存在，則在一定程度上彌補(bǔ)了這一缺陷。

（三）機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

（1）配合比設(shè)計(jì)

現(xiàn)在配制機(jī)制砂混凝土?xí)r，只是簡(jiǎn)單地參照普通混凝土的配制方法，缺乏機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)理念，對(duì)配制機(jī)制砂混凝土中的一些敏感因素（如外加劑種類(lèi)及摻量、礦物摻合料以及砂率、石粉含量等）及相互之間的關(guān)聯(lián)缺乏實(shí)質(zhì)性的研究。

（2）工作性能

機(jī)制砂與天然砂相比，機(jī)制砂有級(jí)配差、細(xì)度模數(shù)較大，表面粗糙、顆粒尖銳有棱角等特點(diǎn)，在加上機(jī)制砂的吸水性大于天然河砂，一般而言天然河砂飽和面干時(shí)含水量1%左右，而機(jī)制砂飽和面干時(shí)含水量接近2%，這都造成混凝土用水量偏高，坍落度損失大。骨料和水泥之間的粘結(jié)增加，使混凝土拌合物的阻力增大，機(jī)制砂混凝土工作性能差，流動(dòng)性不良。在配制機(jī)制砂混凝土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)提高砂率，增加用水量，以改善混凝土的工作性。

（四）機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題

機(jī)制砂具有自身的特點(diǎn)，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其特點(diǎn)，有的放矢，調(diào)整傳統(tǒng)河砂配制混凝土思路優(yōu)化機(jī)制砂混凝土配合比。因此在配合比設(shè)計(jì)時(shí)做以下探索：

（1）機(jī)制砂中石粉不同于泥粉且含量較大，使得混凝土中粉狀級(jí)別材料從傳統(tǒng)的“水泥+礦粉+粉煤灰”等演變成“水泥+礦粉+粉煤灰+石粉”等，設(shè)計(jì)配合比時(shí)應(yīng)將膠凝材料重新設(shè)計(jì)。機(jī)制砂中的石粉可以考慮替代部分礦物摻合料起填充作用，配合比設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮部分替代粉煤灰。在實(shí)踐使用中應(yīng)注意量的把握，取代量盡量不超過(guò)15kg/m3。

（2）機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)偏高時(shí)，粒徑較大的部分在配合比設(shè)計(jì)時(shí)可以將其作為部分粗骨料考慮，調(diào)整粗骨料級(jí)配?？紤]到機(jī)制砂表面粗糙，級(jí)配不好，設(shè)計(jì)配合比時(shí)可以適當(dāng)提高砂率3%～5%改善砂漿對(duì)粗骨料的包裹，減少“漿石分離”現(xiàn)象。

（3）石粉含量的偏多，配合比設(shè)計(jì)時(shí)其對(duì)外加劑的物理吸附也應(yīng)有所考慮。此外，針對(duì)機(jī)制砂調(diào)整外加劑配方，如適當(dāng)復(fù)配引氣劑改善和易性。

（4）機(jī)制砂表面粗糙，表面面積增加，造成用水量較河砂偏高增加5～8kg/m3，其優(yōu)良的粘結(jié)性能并不會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。