隨著中國經濟的不斷發(fā)展，各類建設項目與日俱增，混凝土的需求量不斷增加。天然砂是混凝土中重要的組成部分。近年來由于環(huán)保意識的加強，部分地區(qū)天然砂的開采受到限制．天然砂面臨日益供不應求的局面。為了解決天然砂不足的矛盾，機制砂得到了越來越廣泛的使用。中國幅員遼闊。 石灰石或卵石資源遍布全國各地，將石灰石或卵石利用破碎機機械等進行破碎篩分生產機制砂，不僅有充足的數(shù)量保證，而且可確保其質量。 

　　中國自九四年以來．對機制砂的物理性能及礦物組成和用機制砂配制的混凝土抗壓強度、劈裂抗拉強度、彈性模量、抗折強度、收縮徐變等進行了試驗研究和工程應用，實踐表明機制砂替代天然砂配制混凝土在技術上可行．經濟上是合理的。

　　1 機制砂在南渝高速公路工程上的應用

　　南渝高速公路為南充至重慶的高速公路．是四川和重慶重要的交通連接線，在修建過程中因為路線沿線缺少合格的天然砂．而調用成都金塘砂等外地合格天然砂又存在費用高、不經濟的問題．所以最終在部分混凝土工程中采用了機制砂代替天然砂。 

　　1.1 混凝土配合比

　　在南渝高速公路的部分橋梁和涵洞施工中．以C20混凝土和C40混凝土為例．其用天然砂和機制砂的水泥混凝土的配合比比較見表1、表2。 

天然砂和機制砂混凝土配合比對比

　　1.2機制砂混凝土的施工控制

　　混凝土作業(yè)前應測定砂石含量，換算施工配合比填寫配料單，經工地主管審核后，送交施工負責人據(jù)以施工。嚴格按照配料要求的材料、規(guī)格、用量進行計量配料。對機制砂混凝土應適當延長攪拌時間，減少振搗時間。嚴格水灰比控制，在拌和站確定好需要的坍落度。 嚴禁在輸送和泵送過程中因坍落度損失大而加水，否則容易造成混凝土離析。由于機制砂含粉量高，應加強養(yǎng)護。以使混凝土內部水化熱充分散發(fā)。避免混凝土表面起砂和龜裂。 

　　1.3 應用結果

　　通過工程的實際應用分析發(fā)現(xiàn)。在同等施工條件下。機制砂在高標號混凝土的應用中跟天然砂一樣。其各項指標均能滿足規(guī)范要求，且外觀漂亮。但在低標號混凝土的應用中。在強度等方面跟天然砂一樣。其各項指標均能滿足規(guī)范要求，但在外觀上跟同條件的天然砂配出的混凝土相比。卻存在一定的不足。主要表現(xiàn)在外表面光潔度不夠好，有少許麻面。 

　　2機制砂的應用分析

　　通過機制砂在南渝高速公路的實際應用情況及結合相關資料，可以對機制砂的應用做如下相關分析。 

　　根據(jù)GB／T14684—2001對機制砂的定義中指出，機制砂是利用破碎機機等礦山機械破碎、 篩分制成的， 粒徑小于(方孔篩)4.7m m的( 非軟質巖、風化巖)巖石顆粒。機制砂顆粒有質地堅硬、粗糙多孔、有尖棱角、粘結性能良好等特點，且含有一定量的粒徑小于0.08mm的顆粒。機制砂有一定吸附能力。當含水量達6％~8％時。常能結團，濾水能力小，機制砂的表觀密度較大。 

　　機制砂與天然砂的主要區(qū)別在于：天然砂顆粒渾圓。表面光滑，細度模數(shù)較小，對混凝土的工作性十分有利；而機制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細度模數(shù)較大，對混凝土的工作性有一定影響。2者相比較的指標特性見表3。 

機制砂與天然砂混凝土的指標特性

　　2.2 機制砂混凝土的機理分析

　　機制砂是由強度較高的石料破碎制成。其表面積大， 因此機制砂具有表面粗糙、多孔的特性，使得堿性大的水泥漿體容易滲透到孔隙中發(fā)生一系列的物理化學作用。使得水泥水化產物與機制砂顆粒之間形成了較高的機械咬合。同時機制砂中含有一定量的石粉石粉的表面積大，細分散的石粉對C3S的水化起明顯的晶核作用。早期能與水泥熟料中的C3A和C4AF發(fā)生一系列化學反應，生成具有一定強度的結晶水化物。由于石粉具有填充作用。使混凝土更加密實。機械強度較高。 

　　機制砂中由于石粉的存在。石粉的顆粒粒徑小于0.08mm。與水泥的細度接近?；炷恋挠盟砍伺c骨料的品種有關外。還與膠凝材料與水的比例(簡稱為膠水比，反之稱為水膠比)有一定的關系。由于石粉的存在，相當于在該混凝土中添加了一部分類似摻合料的物質。膠水比增加，水膠比減小，因而用水量有一定的增加以0.60的水灰比為例。其膠水比為1.67，若石粉、含量為6％。每方用砂量約在600kg，每方用水量為185kg，則石粉為36kg，膠水比為1.86，水膠比為0.54。同時由于石粉具有一定的類似于水泥性質，對自由水也有一定的包裹作用。因此用水量有一定的增加。 

　　2.3機制砂在低強度混凝土中的應用特性

　　用天然砂配制的低強度等級混凝土中，因水泥用量較少和混凝土中細粉料含量不足?；炷恋暮鸵仔阅芟鄬^差。當用機制砂配制混凝土時，由于機制砂中粉末較多，機制砂中的粉末恰好彌補了這種不足。粉末不但改善了混凝土的和易性。而且粉末吸水，把水貯存起來．減少了拌和物的泌水。粉末的漿體正好彌補了機制砂表面粗糙的缺陷，減少了砂石間的摩擦，改善了低強度等級混凝土拌和物的和易性。但隨著粉末含量的增加．混凝土混合物用水量增加，而且拌和物變得干稠。很容易影響到混凝土的外觀。因此機制砂中的粉末含量應加以控制。 

　　在水灰比相同的條件下。機制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土，這主要是由于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。但是這些被砂子吸附的水在以后的水泥水化反應中提供了充足的水，使得水泥的水化較為充分。生成更多的水化硅酸鈣，從而提高了混凝土的強度。 

　　2.4機制砂在高強度混凝土中的應用特性

　　單獨使用機制砂配制高強度混凝土和單獨使用天然砂配制高強度混凝土其結果并無明顯區(qū)別，均能滿足規(guī)范要求。但由于單獨使用天然砂配制高強度混凝土，因其細度模數(shù)低， 收縮大，易引起混凝土開裂。單獨使用機制砂，因其表面粗糙，多棱角，并且當?shù)氐臋C制砂大多顆粒偏粗．細度模數(shù)較大，使混凝土拌和物工作性差．坍落度損失大．施工困難。根據(jù)試驗及工程應用情況表明。用40％的天然砂與60％的機制砂混合作為細骨料使用．可以取得良好的效果。 

　　純機制砂小于0.30mm的顆粒含量較少．純天然細砂這部分顆粒含量較多．在機制砂中摻加一定比例的天然細砂可以很好地彌補這一缺陷。配比中的細骨料全采用機制砂，用相同的配合比，很難達到天然中砂配制的混凝土效果其原因一是機制砂為人工破碎而成．棱角較多，這比不上天然砂表面圓潤光滑，顆粒機械咬合力較大，間隙較多，導致混凝土的流動性減小二是從一般機制砂的級配來看，機制砂篩余0.30mm以下所占比例較小，僅有10％左右，而JGJ／TIO一95 (混凝土泵送施工技術規(guī)程1中指明，泵送混凝土細骨料通過0.30   mm篩孔的篩余不應小于15％。而天然細砂的粒徑主要集中在0.30mm 以下，與機制砂復合正好填補0.30mm以下的累計篩余。使細骨料具有較好的級配。同時天然細砂減少了機制砂之間的內摩擦力，從而獲得良好的施工性能。 

　　2.5 社會經濟及環(huán)保效益分析

　　以南渝高速公路建設為例．在南渝高速公路上．機制砂的單價為60元一立方，金塘天然砂的單價為120元一立方，通過工程應用的實際情況分析．在工程質量得到保證的前提下，同標號的混凝土(尤其在高標號混凝土中)如果用機制砂代替天然砂進行配合比施工，其混凝土費用可以節(jié)約10％～20％。同時．使用機制砂還可以起到增加就業(yè)和增強環(huán)保的作用。 

　　3 結語

　　通過機制砂在南渝高速公路中的實際應用情況及以上分析表明。 機制砂代替天然河砂， 由于機制砂生產不受氣候、季節(jié)影響。且在生產工藝上能得到有效控制．因而其品質指標相對穩(wěn)定，對混凝土拌和物性能、力學性能及耐久性能都有所改善。它不僅具有一定的經濟性和適應性，還具有一定的環(huán)境效益和社會效益。