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摘要：混凝土是一种重要的建筑材料，直接影响着工程结构的质量和安全，近年来，随着土木工程的大规模建设和发展，建筑材料的短缺和分布不均衡问题日益凸显，尤其是混凝土的重要制作材料天然砂，因地制宜地研究新型替代材料已经成为工程界和学术界的关注热点和焦点。机制砂混凝土作为一种新型的建筑材料，对于天然砂资源短缺但岩石资源丰富地区的工程建设具有重要的意义，尤其是在取代天然砂方面具有明显优势，已逐步在工程中应用。
关键词：机制砂；石粉含量；混凝土性能；影响；
引言
随着城镇化进程的不断推进，河砂资源越来越匮乏甚至枯竭，使得河砂价格水涨船高。因此，采用机制砂代替河砂是一个必然的趋势。机制砂一般由采石场生产后的边角料重新破碎和筛分形成。其优点是材质均一，无泥质污染，质量稳定可靠；但缺点也比较明显——相比较河砂而言，其菱角较多、颗粒较粗糙以及级配相对较差，如果将其直接代替河砂进行使用，拌和后混凝土很容易出现泌水和粘聚性差等质量问题。同时，机制砂在破碎加工过程中会不可避免地产生一定数量的石粉（粒径≤0.075mm）。石粉可以对混凝土骨料之间的空隙进行填补，使得混凝土密实度得以提升，从而使得混凝土的和易性得以改善，对混凝土的耐久性与强度具有一定的积极作用；但是大部分的机制砂厂家基本都是采用水洗法将石粉去除，再将水洗过的机制砂供应给商品混凝土搅拌站，这种做法不仅将机制砂原先的级配破坏，还浪费了大量的水资源，况且事实证明水洗过的机制砂所配制的混凝土性能不一定是最佳的。
1机制砂混凝土研究现状
2000年以来，机制砂作为新的混凝土细集料逐渐出现在人们的视野，尤其是在2010年后，国内外研宄学者们对机制砂从不同方面均进行了大量研宄，研宄的方向可分为基础力学性能研究和耐久性能的研宄两大方面，且各个国家先后均出台了有关机制砂的规范标准。机制砂混凝土的试验研宄主要包括下列几个方面：（1）机制砂混凝土配合比参数设计研宄；（2）高强高性能混凝土研宄；（3）机制砂石粉含量对混凝土性能的研宄；（4）特殊环境下机制砂对混凝土耐久性的研宄。目前国内研宄的机制岩性来源多为石灰岩质机制砂，另外还有少量的花岗岩质机制砂和少量大理岩机制砂，没有形成系统性的研宄成果。随着国家基础设施及住房建设的快速发展，以及对生态环境和资源的重视度日益增强，各项环保和绿色发展的政策越来越多，各地区对机制砂的研宄和推广稳步进行，且已获得不同程度的成效，其研宄的方向和内容也层出不穷。早在1989年对机制砂混凝土的基本物理性能和工作性能做出过简单的研宄，提出机制砂混凝土在满足混凝土基本性能的基础上可有效改善其在收缩徐变方面的性能。通过开展对机制砂的岩性、亚甲蓝值和石粉等几种基础的因素进行试验测试，研宄这些基础因素对混凝土性能的影响，同时为混凝土选择机制砂的物理参数上给予了合理化建议。通过设定不同水灰比和坍落度试验优选出最佳砂率，并在最佳砂率下试验研究了水灰比对机制砂混凝土各项基本性能的影响，结果表明：不同水灰比机制砂混凝土的最优砂率不同，最优砂率下各等级机制砂混凝土坍落度随水灰比提高而增大。王稷良围绕石灰岩、石英岩、大理岩、花岗岩、玄武岩、片麻岩六种不同机制砂的基本特点，如形貌特征、颗粒级配、粒形结构以及石粉含量等，通过展开六种不同岩性的机制砂的物理特征以及外加剂的作用对混凝土基本性能和微观结构性能的影响，综合评定几种岩性机制砂对混凝土性能影响的大小。通过分析机制砂的自身特性，采用宏观和微观两方面进行试验研宄，一方面通过相同级配的天然砂与机制砂对砂浆性能的影响，得出机制砂有利于对砂浆强度的增强，但机制砂不利于砂浆的工作性能；另一方面试验研宄了机制砂对混凝土工作性能、抗压强度、耐久性能及变形性的影响，并探讨分析了机制砂生产不水洗的可行性。在确定机制砂取代率的基础上通过应用正交试验设计方法确定各个试验组的配比，再利用极差法和方差法分析出机制砂混凝土最优配合比。
2影响混凝土性能的机制砂的基本特性
2.1机制砂的粒形结构影响
机制砂按照粒形结构分为角锥型和不规则型两种，其结构受母岩种类、机制砂设备等因素影响。机制砂颗粒的结构对堆积密度影响较大，因此实际工程应用中对结构粒形圆润的机制砂需求更大，一方面不仅有利于混凝土结构之间的紧密结合，另一方面更有利于混凝土的工作性能。通常情况下，不同制砂设备生产的颗粒形状中：棒磨式、锤式和冲击式等优于反击式、圆锥式和旋盘式，而腭式、辊式和旋回式性能最差。
2.2机制砂的颗粒级配影响
对于颗粒材料及粉体材料，不论是从fuller曲线还是Andreassen模型角度考虑，都存在着最佳的分布曲线。对于相同粒形的集料来说，总存在着优良的级配。优良的级配是通过集料自身大小不同的颗粒之间的最佳比例进行组合，以此达到最紧密堆积状态，此时的空隙率较小。机制砂的级配范围处于5um〜4.75mm，其中石粉的平均粒径一般为30〜40um。当机制砂颗粒由4.75mm、2.36mm、1.18mm……0.08mm不同粒径之间彼此相互填充时，一定量石粉的存在正好可以填充最后的微空隙，使得整体达到最为紧密的堆积状态。有研究学者将粉体材料通过利用Andreassen模型进行计算机模拟，结果表明粉体材料可以达到100%的最紧密堆积状态。因此，从级配及堆积角度来考虑，适量的石粉含量是有益的。由于当前国家标准中限制的石粉含量太低，很多机制砂生产企业采用水洗或者风选方式来除去超标的石粉，与此同时破坏了机制砂的级配。当石粉含量小于3%，细度模数较大，此时机制砂的级配一般都比较差，表现为空隙率比较大。总结现有的研宄结果发现：有的机制砂石粉含量2.5%、细度模数4.3，其松散堆积空隙率为52.6%；而石粉含量14.8%、细度模数2.7的机制砂的松散堆积空隙率为34.3%。
2.3混凝土抗冻性能影响
混凝土抗冻性能影响因素通常有水灰比、饱水程度、含气量和孔结构等因素，该指标对于混凝土耐久性评价影响较大，一般以质量损失率和强度损失率等数据对混凝土抗冻性能进行判断。
结束语
适量的石粉能够加速混凝土中水泥的水化反应，使混凝土密实度得以提高，从而使混凝土强度得以提高；而超量的石粉掺入，由于其在混凝土骨料表面富集程度提高，使得水泥的水化反应受阻，混凝土的均匀性受到一定的破坏，从而导致混凝土强度出现下降的现象。随着石粉含量的增加，混凝土的塌落度呈线性关系降低，而混凝土的收缩率呈线性关系增大。当机制砂中石粉含量达到一定值时，不仅可以优化混凝土中孔结构，还能提高混凝土的密实性，使得混凝土的抗氯离子渗透能力和抗冻性能在一定程度上得以改善。本次试验结果显示，当机制砂中石粉含量为10%时，混凝土性能达到最优状态，但在实际项目应用中还应结合混凝土施工要求、配合比设计、原材料特性以及外加剂等情况对机制砂石粉的最佳含量进行确定，以确保混凝土的性能能够满足施工要求。
参考文献：
[1]阴小琴.机制砂石粉含量对砂浆性能的影响[J].福建建材，2020（12）：10-11.
[2]彭仁琛.浅析机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响[J].福建建材，2020（01）：22-24.
[3]邓文明.机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响[J].四川水泥，2018（09）：327-328.
[4]赵社民.机制砂品质对混凝土性能的影响[D].太原理工大学，2016.
[5]许德兴，洪一粟，林小康.机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响[J].江西建材，2015（12）：171-175.