随着基礎建設日益發展，混凝土用砂需求量劇增，現有天然砂資源的儲量及質量均難以滿足我國基礎設施建設的需求。機制砂應運而生。但是在機制砂配制混凝土時，很多人存在一定的誤區。

根據GB/T14684—2011《建築用砂》規定，機制砂（人工砂）不包括軟質、風化的顆粒，而是指粒徑不超過4.75mm，并且經過除土處理、機械破碎、篩分制成的岩石、礦山尾礦或工業廢渣顆粒。

機制砂目前的細度模數一般在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，比如各地生産礦源、加工設備、工藝等，但隻要是符合規定的機制砂，技術指标都過關，就可以用在混凝土中。由機制砂本身的特點所決定，即使是跟級配和細度模數都一樣的天然砂比較，甚至配比設計、其他材料成型養護條件都一樣，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标準強度提高。如果在混凝土配比設計時按天然砂的規律，機制砂的需水量很大，而且和易性比較差，還容易産生泌水，最明顯的是在水泥用量少的低強度等級混凝土中。

（1）機制砂對混凝土工作性能的影響

相比于天然砂，機制砂表面棱角多、表面粗糙，且有一定的石粉含量，通常機制砂混凝土的坍落度較小，可通過石粉含量的增加一定程度上改善混凝土的泌水性能和粘聚性能。石粉的這些功能在一些低等級混凝土的配制過程中尤為明顯，但在高強高性能混凝土中，因為膠凝材料本身的用量較大，過大的石粉含量或者機制砂的級配差都會導緻混凝土的工作性能變差。

（2）機制砂對混凝土力學性能的影響

機制砂混凝土的強度要高于河砂混凝土的強度。機制砂中的石粉在水泥水化中可起到晶核作用，其誘導水泥的水化産物析晶，加速水泥水化并參加水泥的水化反應，生成水化碳鋁酸鈣，并且阻止了鈣礬石向單硫型水化硫鋁酸鈣轉化。機制砂中石粉的存在可以較明顯改善混凝土的孔隙特征，進而改善水泥漿——骨料界面結構，并且混凝土晶相有不同程度的改變。

（3）機制砂對混凝土耐久性能的影響

由于機制砂本身的物理性質，表面粗糙，能夠與漿體很好的粘結，增強了水泥石的密實性；機制砂中含有的較多的石粉可提高了混凝土整體的密實性，可增加水泥石與骨料界面的粘結；機制砂中的石粉能加快C3S的水化，并可與C3A、C4AF反應生成結晶水化物，提高了水泥石的孔隙結構，提高抗滲性能。

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，在沒有引入亞甲藍試驗方法以前，缺乏鑒定的依據。一般認為石粉是對混凝土有害的，因為缺乏科學的了解，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、精力和錢财，想盡辦法來除去砂中的石粉。其實，許多的國内外專家都認為，混凝土中加入适當的石粉是有好處的。

機制砂混凝土中的石粉的作用有三個，分别是：

①水化作用：有研究表明，水化早期形成的鈣礬石會在後期向單硫型硫鋁酸鈣轉化，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發生水化反應，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，隻要使用中、低強度等級的機制砂混凝土，就可以得到有效的彌補。《山砂混凝土技術規程》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，《山砂混凝土技術規程》DBJ52-016-2010中特指公稱粒徑小于5.00mm的，碳酸鹽類岩石經除土開采、機械破碎、篩分而成的岩石顆粒。）

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，補償混凝土後期水化用水，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。

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，因為水泥石中或界面過渡區會出現遊離态的石粉，從而降低混凝土性能。另外，石粉含量超過一定限值後，不利于混凝土的耐久性能，因為單方石粉承擔的保水量明顯減少，幹縮明顯變大。綜合各種研究，一般C50以下混凝土石粉含量應控制在10%～15%，而C50以上混凝土石粉含量應該不超過10%。

泵送機制砂混凝土配合比設計

• 單方用水量

河砂由于自身的特性，顆粒比較光滑，自身的内摩擦力小，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，必然導緻外加劑超摻，從而導緻機制砂混凝土流動性大，但粘性大，泵送性差，經常出現施工現場上加水來降低粘度，導緻預拌混凝土的質量無法保證。因而，做機制砂配合比設計時，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設計的比河砂混凝土略大。

• 砂率

一般而言，為提高産能，生産出的機制砂多為中粗砂，砂的細度模數一般在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。我國多數工程實踐表明，采用中砂适宜泵送，砂中通過0.315mm篩孔的數量對混凝土可泵性影響很大。日本泵送混凝土規程規定為10%～30%，美國混凝土協會推薦的細骨料級配曲線建議為20%；國内工程實踐亦證明，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驗表明，此值都在15%以上。JGJ/T10-95《混凝土泵送技術規程》規定，細骨料應符合《普通混凝土用砂質量标準及檢驗方法》規定，通過0.315mm篩孔的砂不應少于15%，有良好的連續粒級。但一般的砂場生産出的機制砂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适當提高砂率，增加0.315mm的顆粒的數量，以保證機制砂混凝土的可泵性。然而，現在配制機制砂泵送混凝土也存在一個誤區，認為砂率越大越好施工，C15～C30低标号混凝土砂率都已經達到了驚人的60%～70%。應該選擇适宜的砂率，在做機制砂混凝土配合比設計時，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，容易出現塑性開裂等問題，在夏季溫度比較高的時候表現的更為明顯。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。

随着國家建設的蓬勃發展，河砂資源愈發緊缺，機制砂泵送混凝土應用将會越來越多。機制砂由于存在着規格不一、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，在混凝土配制技術上和河砂略有差異。因而在配制機制砂混凝土時，混凝土技術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的誤區應加強認識，從而配制出經濟性、工作性、耐久性良好的機制砂混凝土。

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