隨著中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，現(xiàn)有的天然砂已經(jīng)不能滿足工程建設(shè)的需要，使用機(jī)制砂配制混凝土已成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。但機(jī)制砂與河砂相比，其顆粒表面粗糙、多棱角，且機(jī)制砂大多數(shù)級(jí)配不良，0.630～0.315 mm級(jí)顆粒偏少，并含有大量粒徑小于0.075 mm的石粉。這些石粉與母巖的化學(xué)成分完全一樣，且大量的研究表明，適量的石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土的工作性和強(qiáng)度無不利的影響，甚至還可以改善混凝土的性能。
《建筑用砂》(GB／T 14684—2001)規(guī)定：混凝土用機(jī)制砂的石粉含量分別為小于3％(大于等于C60)，5％(介于C30～C60)，7％(小于等于C30)，但沒有給出相應(yīng)的理論依據(jù)。而機(jī)制砂在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的石粉一般占到10％～20％，這遠(yuǎn)高于國標(biāo)中石粉含量的限值。
為此，許多人進(jìn)行了石粉含量對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性能、強(qiáng)度、耐久性能影響的研究^[4-13]，且各自得到了相應(yīng)的觀點(diǎn)。有的認(rèn)為石粉會(huì)增加用水量^[14-15]，從而對(duì)混凝土性能造成不利的影響；有的認(rèn)為石粉會(huì)填充骨料空隙，不會(huì)增大用水量^[16]，從而對(duì)混凝土性能改善有利；有的則認(rèn)為有一個(gè)度^[17-18]，不超過這個(gè)度，則對(duì)混凝土性能有利。這些觀點(diǎn)的差異，可能是由于采用原材料的不同造成的，也可能配合比設(shè)計(jì)不同造成的。因此，如何合理有效地確定機(jī)制砂的石粉含量，將成為機(jī)制砂配合比設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1 原材料及試驗(yàn)方法

　　1.1 原材料

試驗(yàn)中采用華新P．C32．5和P．O42．5等水泥，水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合GB 175一1999標(biāo)準(zhǔn)，其主要性能指標(biāo)見表1；粗集料采用湖北陽新5～25 mm和5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石；機(jī)制砂為福剛石灰?guī)r機(jī)制砂，其相關(guān)性能指標(biāo)見表2，其級(jí)配曲線見圖1。外加劑為武鋼浩源FDN-1高效減水劑。

　　
1.2 試驗(yàn)方法
按《普通混凝土拌和物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB／T50080 2002)測(cè)試新拌混凝土的坍落度。成型150 mm×150 mm×150 mm的立方體混凝土試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7、28 d，測(cè)試其抗壓強(qiáng)度。 2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
　　2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
　　1) C40泵送混凝土
固定原材料用量分別為：水泥370 kg／m³，水178 kg／m³，機(jī)制砂800 kg／m³，碎石1102 kg／m³。調(diào)整機(jī)制砂的石粉含量分別為7％、10％、15％、20％。測(cè)試其對(duì)混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響。混凝土配合比和測(cè)試結(jié)果見表3。

　　
從表3可以看出，隨著機(jī)制砂的石粉含量從7％增大到20％，混凝土的坍落度先增大，后又減小，在石粉含量為10％時(shí)，混凝土的坍落度最大；混凝土7、28 d的抗壓強(qiáng)度也有類似的規(guī)律。因此，當(dāng)石粉含量為10％、水粉比為0.40時(shí)，混凝土的工作性、抗壓強(qiáng)度最優(yōu)。
2) C30塑性混凝土
采用P．C32．5水泥，混凝土原材料用量為：水泥330 kg／m³，水165 kg／m³，石灰?guī)r機(jī)制砂743 kg／m³，碎石1212 kg／m³。石粉含量分別為0％、5％、10％、15％、20％。測(cè)試混凝土坍落度、抗壓強(qiáng)度，混凝土配合比和試驗(yàn)結(jié)果見表4。

　　
從表4可以看出，機(jī)制砂的石粉含量從0％增大到20％，混凝土的坍落度先是增加，后又減小，在石粉含量為10％時(shí)，混凝土的坍落度最大；石粉含量對(duì)抗壓強(qiáng)度影響的變化規(guī)律一致。因此，當(dāng)石粉含量為10％，水粉比為0.41時(shí)，混凝土的坍落度和抗壓強(qiáng)度最大。
采用P．O42．5水泥配制C30混凝土，其原材料用量為：水泥254 kg／m³，水165 kg／m³，機(jī)制砂802kg／m³，碎石1129 kg／m³，石粉含量為0％～25％，測(cè)試混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度，混凝土配合比及結(jié)果見表5。

　　
從表5可以看出，在石粉含量為20％、水粉比為40％時(shí)，混凝土的坍落度和抗壓強(qiáng)度最佳。
3) C40的路面混凝土
C40混凝土原材料用量為：水泥360 kg／m³，水160 kg／m³，機(jī)制砂790 kg／m³，碎石1140 kg／m³，其中石粉含量為1.3％、5％、7％、10％、15％。石粉含量對(duì)混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響見表6。

　　
從表6可以看出，在石粉含量為5％、水粉比為0.40，混凝土的坍落度和抗壓強(qiáng)度最佳。
2.2 討論
從以上石粉含量對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)機(jī)制砂混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響可以得出：無論是流態(tài)混凝土還是塑性混凝土，即使其水泥等級(jí)、水灰比不同。混凝土要獲得最佳工作性和抗壓強(qiáng)度，混凝土的水粉比均為0.40。
由此，在進(jìn)行機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過水粉比0.4來預(yù)測(cè)機(jī)制砂的最佳石粉含量，以此為基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證與調(diào)整。其大體步驟如下：
1)參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000)進(jìn)行配合比的初步計(jì)算，確定水灰比、砂率，各種原材料的用量等；
2)通過公式(1)來估算機(jī)制砂的石粉含量，即采用水粉比0.40來預(yù)測(cè)機(jī)制砂的最佳石粉含量；
3)通過試配來驗(yàn)證與確定機(jī)制砂的最佳石粉含量。

　　　　　　　　　（1）

　　
式中：m_w為用水量；m_c為水泥用量；m_s為砂用量；x為代表石粉最佳含量的推測(cè)值。
3 結(jié)論
以中低強(qiáng)度等級(jí)石灰?guī)r機(jī)制砂混凝土為研究對(duì)象，對(duì)比研究了石粉含量對(duì)混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明．混凝土的類型不同，采用的原材料不同，可能會(huì)造成機(jī)制砂的最佳石粉不同，但對(duì)應(yīng)的水粉比均為0.40。因此，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55—2000)，通過水粉比0.4來估測(cè)機(jī)制砂的最佳石粉含量。