0引言

隨著我國(guó)基建工程地進(jìn)行，城鎮(zhèn)化程度不斷地提高，我國(guó)混凝土產(chǎn)量也在逐年增加，目前用于混凝土制備的砂石主要是自然砂，而天然砂已經(jīng)無(wú)法完全滿(mǎn)足工程建設(shè)的需要，而且隨著國(guó)家生態(tài)文明的不斷推進(jìn)，各個(gè)地區(qū)也出臺(tái)了關(guān)于自然砂石限采或禁采的政策。所以，為了保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)確保工程建設(shè)能夠穩(wěn)定地進(jìn)行，選用機(jī)制砂取代自然砂來(lái)制備混凝土已經(jīng)成為了當(dāng)前實(shí)際工程和科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

⑴自然砂

天然砂是在自然中經(jīng)過(guò)化學(xué)、物理、生物共同作用風(fēng)化后、然后通過(guò)河流的搬運(yùn)和分選、最終形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，機(jī)制砂按照產(chǎn)源的不同主要分為河砂、海砂、山砂，是一種短時(shí)間內(nèi)無(wú)法再生的資源。機(jī)制砂經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化后，表面能降低，能夠在混凝土內(nèi)部穩(wěn)定存在。

⑵機(jī)制砂

機(jī)制砂是由巖石首先經(jīng)過(guò)除土開(kāi)采、然后機(jī)械破碎、最后篩分成的粒徑小于4.75mm的顆粒，但是不包含風(fēng)化巖石和軟質(zhì)巖顆粒，它具有強(qiáng)度較高、物理力學(xué)性能好、石粉含量可控、級(jí)配穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可以提高混凝土的密實(shí)程度，改善混凝土工作性能，同時(shí)機(jī)制砂的原材料中可加入礦物廢渣、建筑垃圾，緩解了資源和環(huán)境的壓力，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到了預(yù)拌混凝土中。

機(jī)制砂的質(zhì)量除了與母巖的巖性有關(guān)，還與其生產(chǎn)工藝有關(guān)，不同的破碎、篩分和除粉工藝決定了機(jī)制砂的粒形、級(jí)配、石粉含量等最終都會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生巨大的影響。

1機(jī)制砂影響混凝土性能的因素

1.1機(jī)制砂的巖性

目前，市場(chǎng)上用于加工機(jī)制砂的巖石種類(lèi)較多，機(jī)制砂母巖的不同對(duì)制備的混凝土性能會(huì)有一定的影響。

研究表明，利用不同種類(lèi)的機(jī)制砂制備的混凝土，其力學(xué)性能的差異與養(yǎng)護(hù)齡期有關(guān)，唐凱靖選用玄武巖機(jī)制砂和石英質(zhì)機(jī)制砂和河砂分別配制了C50混凝土，并測(cè)試了混凝土的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果顯示，二者的3天抗壓強(qiáng)度相差達(dá)15.5MPa，而二者的28天抗壓強(qiáng)度相差則減小到了2.3MPa。同時(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)也會(huì)影響不同的機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能的差異。湯晴分別利用石灰?guī)r和凝灰?guī)r機(jī)制砂配制了不同強(qiáng)度等級(jí)（C30、C60、C80）的混凝土，通過(guò)測(cè)試二者的力學(xué)性能后發(fā)現(xiàn)，在混凝土的強(qiáng)度等級(jí)比較低時(shí)，二者的28天抗壓強(qiáng)度相差很小，而隨著配制的機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，二者的28天抗壓強(qiáng)度相差會(huì)變大，而且利用石灰?guī)r配制的機(jī)制砂混凝土的力學(xué)性能明顯比凝灰?guī)r機(jī)制砂混凝土好。而宋少民等選取了六種常見(jiàn)不同巖性機(jī)制砂，配制了C30和C50兩種混凝土，研究了在相同級(jí)配、粒形的條件下，機(jī)制砂巖性對(duì)混凝土28天抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，對(duì)于C30混凝土，利用石灰?guī)r和花崗巖配制的機(jī)制砂混凝土的28天抗壓強(qiáng)度比較接近，二者相差約為5MPa；對(duì)于C50混凝土，28天抗壓強(qiáng)度最高的石灰?guī)r機(jī)制砂混凝土與最低的花崗巖機(jī)制砂混凝土相差約為20MPa。

機(jī)制砂的巖性影響混凝土力學(xué)性能的原因主要是不同的機(jī)制砂母巖自身的成份、風(fēng)化程度和雜質(zhì)含量不一樣，導(dǎo)致制得機(jī)制砂的質(zhì)均性和在混凝土中的分散性有差異，最終會(huì)影響機(jī)制砂與混凝土結(jié)合的緊密程度。

1.2機(jī)制砂的摻量

為了緩解對(duì)自然砂資源的開(kāi)采和消耗，在實(shí)際工程中常常利用機(jī)制砂來(lái)代替部分自然砂，與自然砂一起混合使用來(lái)制備混凝土，但是機(jī)制砂的摻量對(duì)混合砂混凝土的各項(xiàng)性能有著重要的影響。鄧翀等在研究了機(jī)制砂的摻量對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響后發(fā)現(xiàn)，機(jī)制砂取代部分河砂能夠增強(qiáng)混凝土早期的抗裂性能，但是也會(huì)使混凝土的干縮變大，隨著機(jī)制砂摻量的增加，混凝土的流變性會(huì)逐漸減小，當(dāng)機(jī)制砂摻量小于40%時(shí)，夠抑制混凝土產(chǎn)生的徐變，而摻量超過(guò)40%時(shí)反而會(huì)使混凝土的徐變?cè)龃蟆?span>

與自然砂相比，機(jī)制砂表面不規(guī)則，比較粗糙，與水泥的結(jié)合更為緊密，這能夠提高混凝土的強(qiáng)度，同時(shí)適量的機(jī)制砂中含有的石粉還具有微料填充的效應(yīng)同時(shí)還能加速水泥的水化反應(yīng)，這也有利于提升混凝土的力學(xué)性能。但是當(dāng)機(jī)制砂的摻量很大時(shí)，使得機(jī)制砂向混凝土中帶入的石粉含量過(guò)多，使混凝土中自由水與水泥比增大，部分自由水沒(méi)有參與水化反應(yīng)而蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土的干縮增大，同時(shí)過(guò)量的石粉還會(huì)削弱骨料的骨架作用，使混凝土的力學(xué)性能下降。

1.3機(jī)制砂的級(jí)配

機(jī)制砂不同的級(jí)配主要會(huì)對(duì)膠砂的流動(dòng)度、膠砂的力學(xué)性能以及混凝土的工作性能產(chǎn)生影響。陳景等通過(guò)篩分試驗(yàn)方法將機(jī)制砂各級(jí)配進(jìn)行篩分之后按照一定規(guī)律進(jìn)行重新配置，研究了機(jī)制砂不同的級(jí)配對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)制砂篩底篩余在10%～12%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度最佳。喻萍等在制備并測(cè)試了不同級(jí)配的機(jī)制砂膠砂和混凝土后發(fā)現(xiàn)，機(jī)制砂中0.6mm累計(jì)篩余量的多少對(duì)機(jī)制砂膠砂的流動(dòng)性能影響很大。當(dāng)0.6mm機(jī)制砂的累計(jì)篩余量在40%～77%之間時(shí)，機(jī)制砂膠砂的流動(dòng)度隨著0.6mm累計(jì)篩余余量的增加而變大。而艾志勇等在研究了機(jī)制砂不同的級(jí)配對(duì)高強(qiáng)混凝土的性能后發(fā)現(xiàn)：1.18mm～4.75mm的粒級(jí)組主要影響的是混凝土的泌水性，0.3～1.18mm和0.075mm～0.3mm的粒級(jí)組則影響的是混凝土的黏聚性。

研究表明機(jī)制砂良好的級(jí)配能一方面為混凝土提供更合理的骨架，減少混凝土內(nèi)部界面過(guò)渡的缺陷，另一方面能夠降低孔隙率，使得混凝土的包裹性更好，進(jìn)而提升混凝土的工作性能。

1.4機(jī)制砂的石粉含量

機(jī)制砂在生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)伴隨著部分石灰和石粉的出現(xiàn)，而石灰石粉含量的多少對(duì)混凝土的工作性能和強(qiáng)度有較大的影響?？道麠澋仍谥苽淞瞬煌沂酆康臋C(jī)制砂混凝土后，通過(guò)測(cè)試其抗壓強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，機(jī)制砂混凝土中的石灰石粉含量存在最佳的臨界值，即15%，當(dāng)石灰石粉含量為15%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高。一旦石灰石粉的含量超過(guò)15%之后，混凝土的工作穩(wěn)定性就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的下降。但是石粉的含量在機(jī)制砂混凝土中也不是越低就越好，鄭銳在進(jìn)行了石粉含量對(duì)機(jī)制砂混凝土性能影響的試驗(yàn)后得出，在機(jī)制砂各項(xiàng)參數(shù)固定而且指標(biāo)都符合條件的前提下，當(dāng)石粉含量小于3%時(shí)，混凝土的粘性較差，導(dǎo)致混凝土的密實(shí)度和抗拉性能較差，抗壓強(qiáng)度較低。所以在強(qiáng)度不同的機(jī)制砂混凝土中，石粉的含量都應(yīng)該存在一個(gè)最佳的范圍。程小栓等通過(guò)調(diào)整不同機(jī)制砂混凝土中的石粉含量，研究了石粉的含量對(duì)不同強(qiáng)度混凝土工作性能的影響，結(jié)果表明在低強(qiáng)的混凝土中石粉的含量最佳為10%～15%，而在強(qiáng)度很高的混凝土中石粉含量最佳為7%～10%。

適量的石粉在機(jī)制砂混凝土中不僅能填充骨料和水化產(chǎn)物之間的間隙，而且石粉具有的強(qiáng)吸水性還可以減少混凝土的界面泌水，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，提升混凝土的各項(xiàng)性能。但是一旦機(jī)制砂混凝土中的石粉含量過(guò)大時(shí)，則會(huì)使混凝土出現(xiàn)部分游離態(tài)的石粉，這不利于集料與水泥石的黏結(jié)，當(dāng)水泥和水用量不變時(shí)，過(guò)多的石粉吸收水后使水泥漿體的實(shí)際水灰比大大減小，水泥水化實(shí)際用水量不足，使得混凝土的強(qiáng)度降低。

1.5其他因素

機(jī)制砂混凝土的工作性能除了由上述的關(guān)鍵因素決定之外，同時(shí)機(jī)制砂的破碎方式、顆粒形狀、和泥粉含量等也會(huì)對(duì)混凝土的各項(xiàng)性能產(chǎn)生影響。

2研究現(xiàn)狀與不足

目前，對(duì)機(jī)制砂混凝土的研究主要是針對(duì)低強(qiáng)混凝土，而關(guān)于高強(qiáng)和高性能的混凝土研究較少，由于機(jī)制砂影響混凝土性能的參數(shù)有很多，在高強(qiáng)混凝土中，機(jī)制砂的級(jí)配、石粉含量等與低強(qiáng)混凝土相比有很大的不同，而且為了使機(jī)制砂混凝土能夠滿(mǎn)足高性能和高強(qiáng)度的要求，還需要添加其他摻料，如硅粉等，對(duì)于這些外摻物在高強(qiáng)和高性能機(jī)制砂混凝土中的使用都需要我們進(jìn)一步去研究和完善。

3結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前建筑行業(yè)和混凝土行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，機(jī)制砂混凝土在今后建設(shè)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，也越來(lái)越普遍，使用機(jī)制砂混凝土不僅可以降低建設(shè)成本，而且能減少對(duì)自然砂資源的開(kāi)采，保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在針對(duì)機(jī)制砂混凝土已有的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)了機(jī)制砂影響混凝土性能的主要因素，并分析了原因，希望能夠?qū)窈髾C(jī)制砂混凝土的研究有所幫助。