摘要：在“一带一路”国家战略实行的大环境之下，我国基础设施建设项目越来越多，对于混凝土的需求量持续增长。由于天然河砂资源日渐稀少，加上运输条件及环保政策限制，其市场价格不断攀升，已出现供不应求的状况。在天然砂缺乏的地区，机制砂作为天然河砂的替代品在近年来发展迅猛，大有完全取代天然河砂的趋势。
关键词：机制砂；混凝土性能；影响
引言
随着我国建设项目与日俱增，混凝土的用量越来越大，对砂的需求也越来越大。而与此同时，我国天然河砂资源越来匮乏，价格也越来越高。
1机制砂概述
机制砂，通常是指颗粒粒径在4.75mm以下的岩石，通过对其进行除土处理，并由机器进行碾碎、筛选制造的砂石。机制砂多数都是选取当地的材料，还有一部分是通过使用生产粗骨料时剩余的产物作为原料，通过专用的机器设备进行机制砂的制造。要保证机制砂的稳定性，就必须保证在施工的过程中所使用的机制砂的粒径、细度、石粉含量等参数的稳定。
从外观上看，机制砂多以黑色或是灰白色为主，若是采取干法制造机制砂，那么机制砂中的石粉含量会达到百分之十左右。机制砂在制作的时候，石粉是必然的组成部分，只是受到其制造工艺的影响，会导致机制砂中的石粉所占的比例
有所不同，有多有少。合理量的石粉将有助于使混凝土各方面的指标参数得到提高，在完善混凝土骨料的级配、提高混凝土的密实性等方面都有较多的帮助，但是要注意石粉的含量，如果较少或者较多都会在一定程度上使混凝土的性能下降。
机制砂可以划分为不同的类型，结合细度模数可以对其进行划分，现在我国所生产的机制砂的细度模数基本都在2.8到3.6的的范围内，属于中粗砂类型，机制砂中石粉的含量也处于中等，在机制砂中所含石粉的比例与细度模数之间呈反比。从机制砂的颗粒形状来看，机制砂表面是有棱角的粗糙小颗粒形状，这种形状在很大程度上降低了混凝土的和易性，但是对于水泥与骨料的粘结有较大的帮助。石粉有利于降低机制砂对混凝土的和易性产生的不利，避免混凝土在使用时出现泌水现象。
2机制砂对混凝土耐久性的影响
由于原材品种和品质的不同，应对机制砂混凝土做耐久性试验，如安定性和抗渗﹑抗冻的试验。笔者采用净浆试饼﹑胶砂胶条和混凝土试块相结合，对机制砂混凝土做了相关试验。试验结果均能满足普通混凝土有关要求。具体见表1。
表1耐久性能检测结果
以上试验均经过沸水沸煮，沸煮试验时间不低于100小时，浸泡时间长达10个月，均无发现对比试样有明显差异。
由于大量的石粉填充，使得混凝土的致密性进一步提高。混凝土越密实，抗渗抗冻性越好。有研究者认为机制砂中的石粉只是惰性填充料，虽然不具有活性，但提高了混凝土的密实性，增强了水泥石与骨料界面粘结；而有人则认为石灰岩（主要成分为CaCO3）石粉是具有活性的。石粉能加速C3S的水化，并与C3A、C4AF反应生成结晶水化物，能改善水泥石的孔隙结构，因此抗渗性能得到提高。对于机制砂混凝土的抗冻融耐久性还缺乏系统的研究。综合已有的试验结果可以发现，机制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能，具有一定的微集料填充效果，从而改善了混凝土的孔隙结构，增加了混凝土的密实度。试验结果表明，机制砂与天然砂配制的混凝土一样具有优越的抗渗性能。同时试验还表明，机制砂配制出的混凝土在抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀及抗碳化性能方面都优于天然砂混凝土。
3机制砂对混凝土的用水量和外加剂的影响
由于机制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞，表面粗糙棱角多，比表面积大，且含有10%左右的石粉，吸附了更多的水，坍落度减小。相同条件下，配制相同坍落度的混凝土，机制砂比天然河砂需水量增加10～20kg/m3，有时可高达25kg以上。但正是由于机制砂表面粗糙，粘结力大于河砂，即使水胶比提高0.03%～0.05%，强度也不会低于河砂配制的混凝土。因机制砂配制的混凝土需水量大，建议使用减水剂一定要优选一等品，并且减水率大于25%的减水剂。外加剂应选用减水率高、坍落度损失小，适量引气，能明显改善或提高耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。比如聚羧酸减水剂。目前，聚羧酸减水剂是配制机制砂混凝土最好的选择，因其减水率高，用于混凝土中混凝土的坍落度损失小，并能提高混凝土的强度及耐久性，减水率一般都能达到25%以上，能大幅降低机制砂混凝土的用水量，提高混凝土的坍落度。
在使用时也要注意以下事项：减水剂的浓度以及搅拌时间。减水剂浓度要适中，不能太小，否则在搅拌时混凝土不易拌匀；实际用水量和外加剂偏大，在到达现场后会有坍落度返大、离析或者泌水的现象。经过大量搅拌生产，发现掺量在2.5%～2.8%时较为合适。另外搅拌时间也不能太短，因机制砂混凝土石粉大、胶材多，搅拌时间应较天然砂混凝土适当延长，具体延长时间根据强度等级而定，让搅拌机将混凝土充分搅拌均匀。
另外也要注意缓凝剂和保塑剂的用量，机制砂配制的混凝土保塑缓凝成分用量要比天然砂配制的保塑缓凝成分高出20%～30%，坍落度损失也较天然砂配制的混凝土大。但是缓凝组分加多了会影响混凝土的凝结时间以及强度，在实际生产中要多做试验，找到适合自己的保塑缓凝组分最佳用量。
4机制砂对混凝土强度的影响
机制砂混凝土的水胶比和用水量较天然砂混凝土的水胶比和用水量都有所增加，但是强度却不会降低反而还会有所提高。这是因为机制砂表面粗糙、多棱角且尖锐，粘结力远大于河砂。另外，机制砂中大量的石粉填充了骨料空隙，使混凝土内部更加密实，这也符合混凝土越密实，强度越高的理论。对于混凝土强度来说，也有一个最佳石粉含量，介于10%～20%之间。超过这个值，混凝土抗压强度便会降低。也就是说，常规的石粉含量（5%～20%）不会对混凝土的抗压强度产生不利影响。在实际使用过程中，强度低于C25等级的贫混凝土用石粉大于15%的机制砂反而对混凝土的和易性和粘聚性有利，强度有所增加。大于等于C25小于C45等级的混凝土石粉含量，石粉含量宜控制在10%～15%之间，过低则混凝土和易性不好，容易泌水，过高则混凝土粘聚性增加，泵送和施工困难。机制砂中含有5%～20%的石粉，宜作为改善普通中低强度特别是泵送中低强度机制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土强度等级越低，其流动性越大，机制砂石粉含量宜控制越高。
机制砂中石粉含量在5%～20%之间，普通混凝土及高强度泵送混凝土均可采用机制砂配制，在严格控制原材料质量和严格按照配合比施工的前提下，配制的机制砂混凝土可以保证混凝土的和易性、流动性、可泵性、强度等性能。
经过数据统计和比对，机制砂混凝土的强度要比天然砂和混合砂的强度都要高，具体大约为：3d约提高30%左右，7d约提高20%左右，28d约提高10%左右，60d和90d也有不同程度的提高。机制砂混凝土早期强度控制，在实际生产中3d约为标准抗压值的60%～70%，7d约为标准抗压值的85%～100%，28d在120%～135%之间。
结语
走可持续发展道路，建设绿色生态环境，是我辈建设砼人为此奋斗的目标。随着国家基本建设的不断深入和环境资源保护的日益加强，自然资源已不能满足工程的需求，机制砂的利用和推广是势在必行。
参考文献
[1]JGJ52—2006．普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S]．
[2]JGJ/T241—2011．人工砂混凝土应用技术规范[S]．
[3]胡庆勋．浅谈机制砂对混凝土性能的影响[J]．建筑学研究前沿，2017(27)．
论文作者:王贺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
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