1 机制砂混凝土概述
机制砂是与天然砂相对应而存在的，因为天然砂开采过度、数量减少、资源稀缺而出现，也被称为人造砂。它与天然砂的不同之处就是它的产出过程有着人为干预，在进行机器研磨之前先去除了携带的石头，最终得到的就是直径尺寸均小于4.75毫米的小颗粒砂子，这种颗粒较天然砂而言更为均匀。这种经过人工使用机械研磨加工后得到的颗粒物就是机械砂，利用这种颗粒制作而成的就是机制砂混凝土。
经过实践证明，机制砂混凝土在许多方面的性能都优于天然砂，因而也被称为高性能混凝土。简单来说，机制砂混凝土的综合强度更强，工作性能更佳，耐久性更持久。从国际上的标准而言，机制砂混凝土具有高强度、高硬度、无偏析、易注入、稳定性高等特点。不过，我国对于机制砂混凝土的界定却略有不同，我国普遍认为具有耐用、可靠性高、低能耗、污染小以及高渗透性等特征的混凝土才可以称为高性能机制砂混凝土。也就是说，要想判定其是否为高性能机制砂混凝土，首先要检验其是否具有抗渗透性高、体积稳定性高、抗压强度高、流动性高、内聚力高等特征。
因为机制砂与天然砂的形成条件不同，它们之间存在许多差异。天然砂因为是在自然环境中经过漫长的自然作用形成的，它的颗粒相对较为圆润和光滑;而机制砂因为是直接被机械压碎而成，其颗粒大多锋利，无论是边缘还是形状都较天然砂更锋利。一般来说，机制砂通常是三角形或多面体，而且往往具有更多的片状颗粒。在不断地实践中，我们也发现了在其他条件诸如坍落度和水泥剂量等相同时，机械砂所需的注水量更多，但强度也更大。所以，针对机制砂混凝土而言，我们需要对其进行更细致地研究，更加详细地了解其性能，在此基础上再进行应用，势必事倍功半。
利用机制砂对混凝土进行配置的优点包括：
①使用工厂化的方式进行生产，在质量方面可以得到很好的保证，也可以从相应的选材以及破碎等工艺流程方面建立具体的质量监控体系，从而混凝土质量可以得到良好的保障。②物理力学的性能比较良好。在生产机制砂的过程中可以选择一些硬质的岩石，不可以选择软质以及有过风化痕迹的岩石。与此同时，相应的含泥（块）量可以由人工进行筛选，这样就可以对其进行良好的控制，进而生产出高强度的混凝土。③机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整。可以根据工程的需要，结合母材的特点和混凝土的要求，对于机制砂的具体细度模数以及颗粒级配进行调整。在调整的过程中主要通过相应的破碎设备以及工艺流程的具体选择来实现。
2试验内容
2.1试验配合比
根据《普通混凝土配合比设计规程》（GJJ55—2011），试验配合比设计强度等级为C30，塌落度要求为180±20mm。
2.2试验方法
根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2016）和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082—2009）对不同石粉含量的混凝土拌合物检测包括流动性、粘聚性等工作性能，目测搅拌后的新拌混凝土离析和保水情况，在温度为20±2℃相对湿度95%标准养护条件下，养护之规定龄期后检测混凝土硬化后的7d和28d抗压强度。混凝土抗压试块规格为150mm×150mm×150mm的立方体。
3结果与分析
固定用水量、水泥用量、粗骨料、外加剂等原材料掺量不变的情况下分别使用不同石粉含量的备用机制砂配制混凝土，对比分析不同石粉含量的机制砂对混凝土工作性能以及力学性能的影响。
在机制砂石粉含量不超过15%时，随着石粉含量的增大，混凝土拌合物的塌落度逐步增加，3%掺量的混凝土比15%掺量的混凝土塌落度小40mm，离析泌水现象减少，和易性得以改善，这是因为新拌混凝土中掺加的石粉转化为浆体，总的浆体数量增加，粗糙骨料之间的相互移动，受其表面摩擦力的制约，浆体包裹在骨料表面形成润滑膜降低了颗粒之间的摩擦阻力，从而增加新拌混凝土的流动性，适量的浆体量可以明显改善流动性，但是过多的浆体并不会继续增加流动性，相反骨料流动的主要矛盾由骨料表面转变为石粉水泥浆体的塑性粘度，这也是机制砂石粉掺量超过15%后混凝土变得粘稠的原因。
掺入适量的石粉后由于水对石粉的可浸润性，一定量的水必然浸润石粉颗粒表面。固定用水量的条件下，自由水由于石粉表面的占用而减少，混凝土离析泌水性减少，粘聚性增加，尽管有研究显示，石粉不如粉煤灰拥有滚珠效应而改善混凝土扩展度，但是石粉对混凝土外加剂的吸附也低于粉煤灰，因此适量的石粉掺量并不会显著降低混凝土的流动性。
尽管石粉不能与水发生化学反应生成水化产物，但是随着石粉含量的提高，一方面石粉的表面需要水膜覆盖，较细的石粉需要相当数量的水转变为浆体，固定用水量不变，石粉表面占用的水分减少了与水泥发生化学反应的水量，从而降低了有效水灰比；另一方面，石粉的存在填充了砂石骨料形成的空隙，降低了混凝土的孔隙率，提高了骨架的致密性，因此混凝土强度提高明显。本实验仅对标号为C30的混凝土，有研究显示石粉对C30混凝土的水压抗渗性和氯离子抗渗性有较大贡献，在石粉掺量低于15%时，随着石粉掺量增加，水压渗透性和氯离子渗透性降低。原因是高等级混凝土胶凝材料用量较大，而骨架形成的空隙率数量较少，石粉的掺加反而容易形成空隙而不是填充原有空隙，因此不同标号的混凝土最大可掺入石粉的质量是不同的。
4生产控制的原理
4.1基准配合比的确定
混凝土中碎石、机制砂、石粉均是隧道洞渣经机械破碎、筛分制成的岩石颗粒，三者原料相同，其区别主要在于粒径范围的不同，为此我们进一步规范三者的定义，将4.75mm以上的岩石颗粒定义为石，0.075～4.75mm的颗粒定义为砂，0.075mm以下的颗粒定义为石粉。
结合预拌混凝土C30混凝土的生产配合比，分析机制砂石粉含量对混凝土性能的影响，确定合理的机制砂石粉含量，从而确定混凝土基准配合比。以本试验为例，根据机制砂、碎石、石粉级配检测结果，计算重新定义后的砂、石、石粉的单方用量，确定其混凝土配合比，为了区分两个配合比，我们将之称为基准配合比，而按照机制砂、碎石、石粉用量的配合比称之为生产配合比。基准配合比与生产配合比之间的差异在于，基准配合比将机制砂、石粉、碎石中小于0.075mm颗粒计为石粉，机制砂、碎石中0.075~4.75mm颗粒计为砂，机制砂、碎石中大于4.75mm颗粒计为石。
4.2配合比的调整
根据已确定的基准配合比，结合实际机制砂、碎石、石粉的质量波动情况，尤其是机制砂中石粉含量的波动以及细度的检测结果和碎石的含粉量，调整三者的用量，以保证基准配合比不变，从而保障混凝土质量稳定。
结束语
机制砂与天然砂相比混凝土中细粉含量总体上趋于上升，并且机制砂中石粉含量越低，总细粉量越高，混凝土拌合物粘度越高。
参考文献
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[2]贺图升，周明凯，李北星，等.石粉对机制砂混凝土拌合物泌水率的影响[J].混凝土，2007（2):58-60.
