机制砂在混凝土中的应用研究摘要：机制砂是一种新型的人造骨材料，具有优良的物理力学性能和化学稳定性。

本文从机制砂的来源、制造方法以及在混凝土中的应用等方面进行了详细的研究和分析，结果表明，机制砂在混凝土中的应用能力足够有效地提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性，同时也能降低混凝土的掺量，因此机制砂具有广阔的应用前景。

关键词：机制砂，混合凝土，强度，耐久性引言：混凝土是建筑工程中广泛使用的一种材料，其性能优良、耐久性高、使用寿命长等特点得到了广泛的认可和应用。

然而，混凝土的制造过程中需要使用大量的天然骨料，这导致了自然骨骼材料资源的结局和环境问题的加剧。

因此，寻找一种新型的骨骼材料，既能足够满足混凝土的使用需求，又能够减少对自然资源的依赖，成为了混合凝土领域研究的热点之一。

机制砂是一种人造材料，由于其具有高度稳定的特性、优异的抗裂性以及低吸水率等优点，近年来成了混凝土领域研究的热点之一。

1、机械砂的生产工艺机械砂的生产工艺一般包括岩石破碎、筛分、清洗等环节。

首先，选择取优质的岩石或矿石进行粗碎、细化碎等破碎处理，得到不同粒状的骨料。

其次，对骨料进行筛分，按一定的颗粒范围分类，得到不同规格的机械砂。

然后，对机械砂进行清洗和干热处理，去除其中的泥土和水分。

最后，通过质量检测，保证机械制造砂的物理和力学性能符合要求。

机械砂与传统骨料的差异及其影响1.1 物理性能差异与传统骨料相比，机械砂具有更高的密度、更低的吸水率和更小的孔隙率。

这些物理性能的差异使机械砂处于混合状态中能足够更好地填充空间，提高混凝土的密实性和耐久性。

1.2 化学性能差异机械砂中的石粉成分相对稳定，并且不含有害物质。

这些化学性质的优点使得机械砂在混凝土中不会产生影响混凝土的化学性能，也不会对混合凝土的使用寿命产生负效应。

2原材料2.1试验材料胶凝材料：深州金隅PO 42.5水泥；德州市华能电厂有限公司Ⅱ级粉煤灰；辛集市钢信新型建材有限公司生产的S95级矿粉。

骨料：5~25mm连续级配碎石砂：水洗机制砂水：自来水外加剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产出来的聚羧酸泵送剂。

2.2细度模数是决定混凝土工作性能的重要因素之一。

机制砂细度模数一直以来都是研究砂料的具重要技术特性内容之一，其值对分析混凝土性能的好坏有着举足轻重的技术影响。

通过筛分，将各种不同的粒径值的机制砂先进行了分选,然后又根据性能要求分别级配制好了粒径细度模数2.6~3.4的机制砂，再据此进行了混凝土工作性能的分析。

砂级的粒径具体的级配见表1。

为了做到只注重考察砂细度模数这最一单的因素及其对钢筋混凝土性能参数的主要影响，避免砂浆级配差异的过大，所使用配制的机制砂料均能基本满足符合II区砂料的级配要求。

表1不同细度模数砂的级配不同尺寸筛孔累计筛余/%细度模数3 .43.23.02.82.64.75mm521002.36 mm33282622181.18 mm5854641340.60 0mm73696155490.30 0mm89857872690.15 0mm95929299底100100100100100对如表1所述示的这5种细度模数与大小范围的混合细砂材料进行了钢筋混凝土的测试研究，发现砂粉含量在相差达到一定数值范围时，相同的水胶比、相同规格的外加剂用量前提情况下，细度模数大小范围越过小范围则砂浆拌合物相则显得越容易干和而粘稠，流动性越容易差。

细度模数范围如差距过大，保水性也会更差,更容易导致混凝土出现泌水现象。

混凝土细度模数通常应该尽可能被控制在约2.6~3.2，较为合理的混凝土细度模数范围应该控制在2.6~2.8。

2.3砂的比粒度对混凝土工作性能的影响在实践中，即使细度模数保持一致，拌合物的性能也会发生显著的变化。

这种变化的根源在于砂的比表面积的差异。

为了更加准确地评估这种变化，我们采用“比粒度”标准，并配置了多种不同比粒度的砂[1]，以期找到最佳的比粒度，从而提高混凝土的性能。

从表2中可以清楚地看出，不同粒径的砂的级配存在显著的差异，但我们仍将努力确保每一种砂的级配都能够达到II区砂的最佳性能标准。

表2不同比粒度砂的级配不同尺寸筛孔累计筛余%比粒度4. 94.25.65.45.05.86.47.15.74.751000000002.326222211116mm522482211.1 8mm 4647424144382424220.6 00mm 616265555584443470.3 00mm 78787972773768730.1 50mm 9288969879399387底10100100100100100100100100细度模数3.3.03.02.82.82.82.42.42.4针对两种相同细度模数且不同比粒度配比的砂混合进行的混凝土砂试组配技术研究，试验结果见下表3。

由下表格3可知，2.4细度模数砂的平均比粒度系数应适当控制在5.5~7.0，2.8细度模数砂的平均比细粒度系数应适当控制在为4.5~6.0，3.0细度模数砂的平均比细粒度应为控制在4.0~5.5之间。

表3相同细度模数不同比粒度砂对混凝土性能的影响2.3机制砂石粉对混凝土性能影响经过研究，我们发现机制砂石粉含量与混凝土性能之间存在显著的相关性。

为了更好地研究这种关系，我们首先筛选出了75μm以下的颗粒，并将它们按照不同的比例混合在一起。

经过测试，我们发现，机制砂石粉含量与水胶比0.5之间存在显著的相关性，详情请参见表格4。

根据表2的数据，当机制砂石粉的均含量低于5%时，混凝土的流动性会显著降低；而当机制砂石粉的含量超过20%，由于细粉的比例增加，混凝土的稠度会提升，但同时也会带来更高的流动性。

经过实验，机制砂石粉的含量必须保持在20%以下，最低不能低于5%。

表4机制砂石粉含量对混凝土性能的影响机制砂石粉含量/%水泥（kg/m³）矿粉掺量/%粉煤灰掺量/%砂率/%减水剂/%坍落度/（mm/mm）抗压强度/MPa拌合物状态53301525441.6200/47039.7浆体量少、包裹性较差1 03301525441.6230/58044.4良好的流动性和粘聚性1 53301525441.6240/59046.8良好的流动性和粘聚性2 03301525441.6180/42045.1拌合物较为粘稠、流动性较差2.4石粉MB值对混凝土性能的影响机制砂石粉中含有一定掺入量的粘土物质时,其本身对外加剂的吸附性会随之急剧的增加，容易造成外加剂用量加大、坍落度损失较大的这一类的问题。

本部分实验主要通过以机制砂掺混石粉的实验形式来模拟机制砂石粉混合物中实际所需要掺量，通过调节石粉与机制砂最佳掺比例，控制石粉不同的最大MB值[1]，分析不同MB值的石粉对C30型混凝土(水胶比0.5)的性能等变化造成的直接影响，结果见表5。

表5不同MB值石粉对混凝土性能的影响水矿粉外砂砂石初始1h坍泥/kg/m³粉掺量/%煤灰掺量/%加剂/%率/%中石粉量/%粉MB值坍落度mm/mm落度mm/mm33015251.54411.0230/600220/57033015251.54412.0230/570190/44033015251.54413.0225/480/33015251.54414.0140/由表5可知，当机制砂中含有相同量但不同MB值的石粉时，随着MB值的增加，混凝土初始坍落度逐渐减小；当MB值达到3时，混凝土的1h坍落度损失较大；当MB值达到5时，混凝土的1h坍落度损失极大，几乎已无流动性。

结合机制砂石粉含量的试验结果看，石粉MB值≤1，机制砂石粉含量宜控制在10%~15%；石粉MB值≤3，机制砂石粉含量控制在10%以下；避免使用石粉MB值超过3的机制砂。

结论1、高品质机制砂宜控制细度模数为2.4~2.8，细度模数2.4~2.6的优质机制砂其比粒度一般宜控制到5.0~6.5，细度模数2.6~2.8的品质机制砂的比粒度也宜严格控制在4.5~6.0。

2、一般情况下筛底含量一定要控制在5%~15%，以稳定在10%左右为宜。

当石粉MB值≤1，机制砂石粉含量则一般宜控制在10%~15%，但当石粉的为MB值≤3时，机制砂石粉含量一般应当控制在≤10%。

参考文献[1]傅沛兴、比粒度——一种表示砂石粒度的新概念[J].建筑材料学报，2006（1）：1-5[2]JG/T 568—2019《高性能混凝土用骨料》作者简介刘文亮，就职于德州润德混凝土有限公司，高级工程师。