1 機制砂的特性

根據(jù)GB/T 14684—2011《建筑用砂》規(guī)定，機制砂（人工砂）不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒，而是指粒徑不超過4.75mm，并且經(jīng)過除土處理、機械破碎、篩分制成的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒。機制砂目前的細(xì)度模數(shù)一般在2.6～3.6之間，屬于中粗砂，含有一定量的石粉，不但顆粒級配不規(guī)則，而且表面粗糙，棱角尖銳。但是機制砂的顆粒和級配并不是固定的，影響因素有很多，比如各地生產(chǎn)礦源、加工設(shè)備、工藝等，但只要是符合規(guī)定的機制砂，技術(shù)指標(biāo)都過關(guān)，就可以用在混凝土中。由機制砂本身的特點所決定，即使是跟級配和細(xì)度模數(shù)都一樣的天然砂比較，甚至配比設(shè)計、其他材料成型養(yǎng)護(hù)條件都一樣，用機制砂配置的混凝土的特點是：如保持坍落度不變，則需水量增加；坍落度減小，28d標(biāo)準(zhǔn)強度提高。如果在混凝土配比設(shè)計時按天然砂的規(guī)律，機制砂的需水量很大，而且和易性比較差，還容易產(chǎn)生泌水，最明顯的是在水泥用量少的低強度等級混凝土中。

2 石粉的作用

長期以來，由于石粉和泥都是砂中粒徑小于0.075mm的顆粒，在沒有引入亞甲藍(lán)試驗方法以前，缺乏鑒定的依據(jù)。一般認(rèn)為石粉是對混凝土有害的，因為缺乏科學(xué)的了解，人們都以為石粉不能加以利用。有的地方甚至不惜浪費時間、精力和錢財，想盡辦法來除去砂中的石粉。其實，許多的國內(nèi)外專家都認(rèn)為，混凝土中加入適當(dāng)?shù)氖凼怯泻锰幍摹?/span>機制砂混凝土中的石粉的作用有三個，分別是：

①水化作用：有研究表明，水化早期形成的鈣礬石會在后期向單硫型硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化，這會降低水泥石的強度，但是加入含有碳酸鈣的石粉，就可以有效解決這個問題；另外，石粉是以碳酸鈣為主的，而碳酸鈣可以和C3A發(fā)生水化反應(yīng)，形成水化碳鋁酸鈣，從而提高了混凝土的強度。

②填充作用：石粉可以填充混凝土中的空隙，充當(dāng)混凝土的填料，以此增加混凝土的密實度，從而起到惰性摻合料的作用。對于膠凝材料用量少、拌合物性能差的特點，只要使用中、低強度等級的機制砂混凝土，就可以得到有效的彌補。《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》DBJ52-016-2010中對C50～C55強度等級的山砂混凝土（砂率37%～45%），提出石粉不能超過7%，這是因為石粉含量和膠凝材料的總量（混凝土的細(xì)粉含量）不能超過550kg/m3。（注：山砂屬于機制砂的一種，《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》DBJ52-016-2010中特指公稱粒徑小于5.00mm的，碳酸鹽類巖石經(jīng)除土開采、機械破碎、篩分而成的巖石顆粒。）

③保水增稠作用：機制混凝土中有石粉，可以降低混凝土拌合物離析和泌水的風(fēng)險。因為石粉可以吸收混凝土中的用水，無形中增加了混凝土的單方用水量，所以石粉含量越高，混凝土的粘度就越大；另外，加入石粉也可以減少混凝土的收縮，補償混凝土后期水化用水，因為，即使混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也會漸漸釋放。

研究發(fā)現(xiàn)，石粉含量應(yīng)該適量。機制砂中石粉的主要成份為碳酸鈣，但水化作用并不是無限的，也要受限于水泥的成份。如果石粉含量過高，不利于集料與水泥石的粘結(jié)，因為水泥石中或界面過渡區(qū)會出現(xiàn)游離態(tài)的石粉，從而降低混凝土性能。另外，石粉含量超過一定限值后，不利于混凝土的耐久性能，因為單方石粉承擔(dān)的保水量明顯減少，干縮明顯變大。綜合各種研究，一般C50以下混凝土石粉含量應(yīng)控制在10%～15%，而C50以上混凝土石粉含量應(yīng)該不超過10%。

3 泵送機制砂混凝土配合比設(shè)計

（1）單方用水量

河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的內(nèi)摩擦力小，在混凝土中顆粒間絞合力較小，對水的需求量相對機制砂相對較小。而機制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中顆粒間絞合力較大。由于機制砂泵送混凝土黏度較河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180～220mm，其單方用水量一般在175～185kg/m3左右，這與河砂混凝土較低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度時，如使用較低的用水量，必然導(dǎo)致外加劑超摻，從而導(dǎo)致機制砂混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經(jīng)常出現(xiàn)施工現(xiàn)場上加水來降低粘度，導(dǎo)致預(yù)拌混凝土的質(zhì)量無法保證。因而，做機制砂配合比設(shè)計時，不能過度的追求使用外加劑降低機制砂混凝土的單方用水量，機制砂混凝土單方用水量應(yīng)設(shè)計的比河砂混凝土略大。

（2）砂率

一般而言，為提高產(chǎn)能，生產(chǎn)出的機制砂多為中粗砂，砂的細(xì)度模數(shù)一般在2.6～3.6，1.18mm以上的顆粒較多，較差的機制砂1.18mm以上的顆粒占到了50%～70%，砂中0.315mm的組分在8%～13%波動。我國多數(shù)工程實踐表明，采用中砂適宜泵送，砂中通過0.315mm篩孔的數(shù)量對混凝土可泵性影響很大。日本泵送混凝土規(guī)程規(guī)定為10%～30%，美國混凝土協(xié)會推薦的細(xì)骨料級配曲線建議為20%；國內(nèi)工程實踐亦證明，此值過低輸送管易堵塞，上海、北京、廣州等地泵送混凝土施工經(jīng)驗表明，此值都在15%以上。JGJ/T10-95《混凝土泵送技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，細(xì)骨料應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》規(guī)定，通過0.315mm篩孔的砂不應(yīng)少于15%，有良好的連續(xù)粒級。但一般的砂場生產(chǎn)出的機制砂0.315mm略顯不足，同時1.18mm以上的偏多，這對配制泵送的機制砂混凝土帶來了一定的難題。

一般通常采用的方法是適當(dāng)提高砂率，增加0.315mm的顆粒的數(shù)量，以保證機制砂混凝土的可泵性。然而，現(xiàn)在配制機制砂泵送混凝土也存在一個誤區(qū)，認(rèn)為砂率越大越好施工，C15～C30低標(biāo)號混凝土砂率都已經(jīng)達(dá)到了驚人的60%～70%。應(yīng)該選擇適宜的砂率，在做機制砂混凝土配合比設(shè)計時，如果砂率過大，雖然保住了工作性，但新拌混凝土的早期收縮就增加了，容易出現(xiàn)塑性開裂等問題，在夏季溫度比較高的時候表現(xiàn)的更為明顯。通常為保證機制砂混凝土的可泵性，同時保證配制混凝土的經(jīng)濟性，配制機制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%～10%的砂率。

4 結(jié)語

隨著國家建設(shè)的蓬勃發(fā)展，河砂資源愈發(fā)緊缺，機制砂泵送混凝土應(yīng)用將會越來越多。機制砂由于存在著規(guī)格不一、砂兩頭粗、中間級配少、表面粗糙、石粉含量偏高、需水量較大等缺陷，在混凝土配制技術(shù)上和河砂略有差異。因而在配制機制砂混凝土?xí)r，混凝土技術(shù)人員不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法，對石粉的作用、單方用水量、砂率這三個可能走進(jìn)的誤區(qū)應(yīng)加強認(rèn)識，從而配制出經(jīng)濟性、工作性、耐久性良好的機制砂混凝土。