［摘要］本文通過機制砂在混凝土中的應用情況對混凝土質量、成本影響的理論分析和相關的試驗驗證，力圖為預拌混凝土生產過程中原材料質量控制、混凝土質量波動分析和生產控制提供參考。

　　0　前言

　　隨著我國建筑市場的快速發展，建筑用砂需求越來越大，但天然砂的資源在逐步減少；近年來我國對環境保護的意識日益加強，一些地區已經禁止采砂。因此砂源緊張的矛盾相對突出，價格也大幅上升，在這種背景下，機制砂的推廣使用日益受到人們重視。

　　1　試驗用材料和試驗方法

　　1.1　試驗用材料

　　本試驗所用原材料見表1。

　　1.2　試驗方法

　　選用中砂、細砂、細砂（50%）+ 機制砂（50%）三種細集料，分別試拌C20、C30、C40 三個強度等級的混凝土。

　　調整用水量，保持試拌混凝土坍落度基本相同，對新拌混凝土工作性、強度進行比較、評估。

　　對所有試拌物，都進行坍落度、泌水率測試及和易性觀測，混凝土成型尺寸為100mm×100mm×100mm 立方體試件以測混凝土抗壓強度，所有用于強度測試的混凝土試件都按GB/T50081-2002 標準制作，試件成型后在成型室中靜置一晝夜，然后脫模放入溫度為（20±2）℃的Ca(OH)2 飽和溶液中養護至測試齡期（7d、28d）。

　　2　試驗結果及分析

　　用水量、坍落度、實際水灰比、強度結果見表2、表3、表4。

　　2.1　機制砂的摻入對混凝土質量的影響

　　研究表明：細集料的級配及顆粒形狀、大小對混凝土的工作性產生很大的影響，進而影響混凝土的強度。良好細集料可用較少的用水量制成流動性好、離析泌水少的混凝土，達到增強或節約水泥的效果。適應預拌混凝土泵送特點，預拌混凝土所用細集料應當具備：空隙率小，以節約水泥; 比表面積要小，以減少潤濕集料表面的需水量; 要含有適量的細顆粒（0.315mm以下），以改善混凝土的保水性和增加混凝土的密實性以及粘聚性，有利于克服混凝土的泌水和離析; 顆粒表面光滑且成蛋圓型，減小混凝土的內摩擦力，增加混凝土的流動性。

　　機制砂的主要特點：基本為中粗砂，含有一定量的石粉；篩余基本滿足天然砂I 區、II 區要求，0.315mm 以下顆粒一般低于20%，因此機制砂自身的空隙率一般較大；顆粒粒型多呈三角體或方矩體，表面粗糙，棱角尖銳，且針片狀多。所以機制砂不宜單獨作為細集料在混凝土中使用，特別是在泵送混凝土中使用。而細砂的特點是0.315mm 以下顆粒過多，造成細砂比表面積較大，在混凝土中引起需水量上升，從而使混凝土強度下降。而按一定比例將機制砂和細砂混合后的混合砂能彌補二者的不足，可使混合砂顆粒總體粒型、空隙率、比表面積均得到改善，并能在混凝土中取得良好的效果。

　　試驗中將機制砂與細砂按1 ∶ 1 混合后，細度模數增加為2.6，級配基本符合II 區砂要求，0.315mm 以下顆粒含量為32%。

　　由試驗結果可知：使用天然中砂拌制的混凝土用水量最少，和易性最好，強度最高；使用天然細砂拌制的混凝土用水量最多，和易性最差，泌水大，強度最低；將機制砂和細砂按1 ∶ 1混合拌制的混凝土用水量雖然也較高，但和合物和易性良好，泌水量少，強度雖比用天然砂的混凝土略低，但比使用細砂的混土強度要高。

　　試驗結果表明：我們通過對機制砂的顆粒級配及細砂的級配情況的分析，經試驗來確定兩者的摻量，從而可以使混合后的細集料級配得到優化，使混凝土具有良好的工作性，滿足混凝土泵送及強度要求。

　　2.2　石粉含量對混凝土質量的影響

　　在機制砂的生產過程中，可能會同時帶入一定量的泥，按照傳統的含泥量檢測方法不能區分石粉和泥的含量，給生產和使用都帶來了一定的困難。新標準GB/T 14684-2001 特別規定在石粉含量測定前先要進行亞甲藍ＭＢ值測定或進行亞甲藍快速試驗，以此來判別泥的含量。石粉與泥是兩種不同的物質，其成分不同，顆粒分布也不同，在混凝土中發揮的作用也不同。泥沒有水泥的水化能力，不能象水泥一樣和集料相互結合產生強度；不能象砂、石一樣在混凝土中起骨架作用；只相當于在水泥石中引入了一定數量的空洞和缺陷，增加了水泥石的空隙率，并且這些孔大多在幾十到幾百微米的范圍內，甚至更大，嚴重影響水泥石的強度；泥質組分大幅度增加了混凝土的用水量，加大了混凝土的實際水灰比，降低了水泥石的強度。而適量的石粉能起到非活性填充料作用，增加漿體的數量，減小水泥石的空隙率，使水泥石更密實，由此提高了混凝土的綜合性能，同時由于漿體的增加，改善混凝土的和易性，從而提高了混凝土強度，來彌補機制砂表面形狀造成的和易性下降和用水量上升造成的強度下降。

　　以表3 中試-7 配合比為基礎，選用不同石粉含量的機制砂進行試拌，觀測拌和混凝土的用水量及28 天強度。試驗結果列于表5。

　　由表5 可知，在同一配比中，隨著石粉含量的增加，拌和物用水量有上升趨勢，但混凝土強度并沒有下降趨勢，在石粉含量一定范圍內，石粉含量增加，混凝土強度同樣上升。試驗中石粉摻量為3% 的混凝土拌和物和易性較差，保水性差，隨著石粉含量的增加，和易性明顯改善，泌水少且易于振實。因此，機制砂在泵送混凝土生產中，適量石粉對增加混凝土泵送性能十分有利，特別在低標號混凝土中，能有效提高混凝土和易性及減少泌水量，且混凝土強度不會下降。

　　4　機制砂的使用對混凝土成本的影響

　　根據建筑市場對原材料單價的統計，機制砂和細砂單價均比天然中砂低，試-4、試-8、試-12 配合比成本分別與試-1、試-5、試-9 相同，配比中分別增加10kg 水泥和適量外加劑，保持拌合物坍落度相同，來進行強度比較。由試驗結果可知：在成本、坍落度相同條件下，機制砂和細砂按1 ∶ 1 混合后使用，其強度與天然中砂基本接近，隨著混凝土強度等級升高，其強度比使用天然砂時大。因此，合理選用機制砂摻用比例，調整混合砂的顆粒分布是完全能配制出性能良好的預拌混凝土，且混凝土成本不會上升，反而可能下降。

　　5　結語

　　通過以上分析討論和相關試驗驗證，作者認為：

　　（1）機制砂完全能在預拌混凝土中應用，并且質量是有保證的。

　　（2）機制砂的使用不會造成混凝土成本上升。

　　（3）在預拌混凝土的使用中，必須根據原材料情況、混凝土強度等級、工程部位來選擇機制砂的摻量。

　　參考文獻

　　[1] 建筑材料（第三版）［M］. 北京：中國建筑工業出版社，1988：56-59.