混凝土是現代土木工程中用量最大、用途最廣的一種建築材料，其中，砂同石子、水泥一樣，是混凝土的重要組成部分。由於砂資源短缺，在我國很多地區都出現了亂採亂挖天然砂的情況，特別在這幾年裡，毀田挖砂、破壞河道挖砂的情況很普遍，這些行為不但破壞了有限的耕地、防洪堤壩，並引發了不少工程事故。天然砂這一自然資源在我國出現了逐漸減少、質量日益下降、價格成倍上漲的現象。因此，尋找新的混凝土用砂資源已經迫在眉睫，開發和使用機制砂已成為解決建築用砂短缺的重要手段之一。機制砂代替天然河砂不僅具有一定的經濟性和適應性，還具有一定的環境效益和社會效益，而且由於機制砂生產 不受氣候、季節的影響，而且在生產工藝上還能得到有效控制。
機制砂的優缺點
機制砂的優點
（1）工廠化生產，質量可以得到保證
工廠生產可以從選材、破碎等一系列的工藝流程上建立質量監控體系，生產條件好，砂的質量才能得到保障。
（2）砂的物理力學性能好
可以有意識的選擇硬質岩石生產機制砂，避免採用軟質、風化岩石，同時，含泥（塊）量可以人工篩分控制。化學成份和母材、碎石一致，對混凝土沒有負面作用，適合做高強混凝土。
（3）機制砂的顆粒級配、細度模數可以調整
可以按照工程的需要，結合母材的特點及混凝土的要求，調整機制砂的細度模數與顆粒級配。調整的措施主要是通過破碎設備、工藝流程的選擇來完成。
機制砂的缺點
（1）天然砂顆粒渾圓，表面光滑。
天然中砂細度模數一般為2.6～3.0，級配較好，對混凝土的工作性十分越有利。機制砂顆粒尖銳，多稜角，表面粗糙，細度模數多為3.0以上，與天然河砂相比，機制砂的顆粒級配稍差，大於2.5mm和小於0.08mm的顆粒偏多，導致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質量缺陷。然而，機制砂的缺點可以通過選擇合適的碎砂設備、合理利用砂中含石粉量、調整砂率，以及選用合適的外加劑等措施來克服。
（2）機制砂含有一定量的石粉。
石粉和泥的粒徑雖然都是小於0.075mm，但是他們的成份不一樣，細度相差也比較大。泥顆粒大多小於0.016mm，而石粉顆粒大都在0.016～0.075mm之間。泥吸附在砂的表面，妨礙砂與水泥的粘結；而適量的石粉卻可填充在水泥、細砂的空隙之間，使機制砂混凝土的工作性增強。
機制砂混凝土的性能
硬化前混凝土的性能
機制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性、可塑性、可加工性等方面，這些性能並不是孤立的，而是相互之間有一定的相互關聯，是從不同的角度描述新拌混凝土的特性。其中，混凝土的和易性是十分重要的一個指標，它不僅表示混凝土澆灌成型的難易程度，也表示混凝土抵抗材料分層離析的能力。混凝土和易性的具體指標為坍落度。在水灰比相同的情況下，機制砂混凝土坍落度要比河砂混凝土的小，這主要是由於機制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞，其有一部分顆粒為礦物顆粒集合體，這樣就增大了砂子的比表面積，吸附了更多的水，導致混凝土的需水量增加，坍落度減小。
機制砂混凝土的力學性能
混凝土的力學性能指標包括抗拉強度、抗彎強度、抗壓強度、彈性模量、粘結強度、疲勞強度、收縮徐變特性等。由於機制砂一般採用硬質岩石破碎，機制砂比天然砂的抗壓強度更高。因此機制砂混凝土與天然砂混凝土相比，各項力學性能指標更高。當然，混凝土的強度、彈性模量等力學性能指標除了和砂的強度有關之外，還與其他因素有關，如機制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。
機制砂混凝土的耐久性能
混凝土的耐久性能是指混凝土在長期使用的過程中，具有抵抗凍融循環等氣候條件、酸鹼等物理化學侵蝕作用、受光熱作用、流水沖蝕作用的能力。如果混凝土越密實，那麼抗滲抗凍性越好。因為混凝土的抗滲性主要是和其孔隙有關。對於機制砂混凝土的抗凍融耐久性還缺乏系統的研究。綜合已有的研究結果，可以發現機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，各方面都優於中砂混凝土，機制砂和天然細砂混合配製出的混凝土抗滲性比中砂混凝土差。
尚需進一步研究的問題
機制砂在我國混凝土結構工程實踐中的應用還處在起步階段，為了推廣機制砂在混凝土特別是橋樑工程中高性能混凝土中的應用，還應開展深入、廣泛的研究。
機制砂顆粒形狀、顆粒級配的研究
機制砂的顆粒形狀、顆粒級配對混凝土的和易性、強度、抗幹縮性及耐磨等性能有影響。不同粒形的機制砂對混凝土的和易性影響比較大，片狀顆粒拌制的混凝土和易性較差，最理想的粒形是近似於立方體顆粒。機制砂中要含有適量的石粉，不但可以提高混凝土的強度，還可以改善混凝土的和易性。
高效、優質制砂設備和制砂工藝的研究
凡是能經濟有效地加工出小於5mm的合格粒度級配的機械加工設備都可以作為制砂機械。目前，圓錐破碎機、磨碎機械、錘式破碎機、反擊式破碎機、輥式破碎機、籠型破碎機和立軸衝擊式破碎機都可以用來制砂。中小企業使用顎式破碎機較多，生產工藝比較簡單，產品質量參差不齊。混凝土用機制砂對砂的顆粒形狀及級配有很高的要求。為了生產出符合要求的優質機制砂，需要從設備選擇、工藝流程、質量控制等方面進行綜合研究。隨著我國基本建設的不斷深入和環境保護的日益加強，自然砂的利用在很多方面都被限制。面對建築業需要砂量的增加，自然資源已經不能再滿足工程的需求，所以必須要在機制砂的利用上下功夫。如果機制砂使用取得成功，今後的施工組織將有可能發生轉變，例如在圍巖較好的隧道中施工，混凝土所需的碎石和機制砂就可以在掘進過程中得到解決。
機制砂混凝土攪拌設備的研究
攪拌設備也是影響混凝土質量的一個重要因素。機制砂混凝土的攪拌不宜採用小型攪拌設備。在施工之初，機制砂混凝土的攪拌是採用與自然砂混凝土攪拌的方法，結果不能滿足工程的質量要求。特別是少量混凝土的攪拌，決不能使用非強制性混凝土攪拌設備，否則混凝土的外觀質量難以保證。機制砂混凝土只有採用大型攪拌站或強制攪拌設備來攪拌，才能保證工程的質量。從而改善了混凝土的孔隙結構，增加了混凝土的密實度。
機制砂混凝土的應用須加強工程試驗
機制砂混凝土的使用必須按要求合理設立工程試驗室，以加強對混凝土的配比、和易性、抗滲、抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、疲勞強度、收縮徐變、耐久性能等指標的及時監控，從而保證混凝土的質量。
結語
目前，機制砂混凝土在施工實踐中應用相對比較少，對這種混凝土的長期性能還缺乏深入的研究探討。這些性能主要包括收縮徐變性能、抗凍性能以及抗滲性能等耐久性指標。在今後的工程施工中應該不斷地加強研究，以完善機制砂混凝土的各種指標，使其在工程中得以廣泛的應用。
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