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摘要：随着经济的日益发展，建设工程行业的混凝土用量越来越大。做为混凝土的主要原材料河沙也越来越受到各种条件限制，人们就开发了用机制砂代替河沙用于混凝土浇筑。本文介绍了机制砂的性能特性，分析了机制砂代替河沙的原因。
关键词：机制砂；河沙；混凝土；性能特性
引言：随着我国建设工程行业混凝土需求的增多，河沙资源也日益减少同时价格上升。很多道路工程项目翻山越岭，山区交通极为不便，建设材料运输存在很大困难。同时大量开挖河沙也对河道及周边环境带来一定影响，所以业内就开始应用机制砂替代河沙用于混凝土浇筑。
1.机制砂的性能特性
1.1机制砂的特点定义
根据国际标准规定，人工砂包括经除土处理的机制砂和混合砂。机制砂的定义是：由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75μm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。机制砂的自身主要特点是：砂的规格按细度模（Mx）分为粗，中，细三种。其中：粗砂的细度模数为 3.7～3.1中砂的细度模数为 3.0～2.3 细砂的细度模数为 2.2～1.6。
目前基本为中粗砂，细度模数在2.6-3.6之间，颗粒级配稳定、可调，含有一定量的石粉，除150μm的筛余有所增加外，其余筛余均能满足标准天然砂I区、Ⅱ区要求，粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐。但由于全国各地机制砂的生产矿源的不同、生产加工机制砂的设备和工艺不同，生产出机制砂粒型和级配可能会有很大的区别，比如，有些机制砂片状颗粒较多，有些机制砂的颗粒级配为两头大中间小，但只要能满足国标中对人工砂的全部技术指标，就可以在混凝土和砂浆中使用。并且机制砂的粒型和级配都是可以调整和改进的。在这一点上人工砂于天然砂有着本质的区别。
1.2机制砂的生产工艺
石料由振动给料机均匀地输送到鄂式破碎机进行初破，粗破后的物料输送至反击破破碎机进行中破过程，物料经中破过程后进入制砂机进一步破碎，细碎后物料被输送至振动筛选进行筛分，达到成品粒径要求的物料进入洗砂机清洗，清洗后由成品输送带输出即为成品，未达到成品粒径要求的物料从振动筛返回制砂机重新加工，形成闭路多次循环。
1.3机制砂的性能
机制砂颗粒多棱角，表面粗糙，有利于与水泥等胶结材料的粘结，有利于混凝土强度的提高，从表面看也带来了和易性差的缺点，而机制砂中的石粉恰好能弥补这一缺陷。因为这种石粉是一种惰性掺和料，细度小，它不但补充了混凝土中缺少的细颗粒，增大了固体的表面积对水体积的比例，从而减少了泌水和离析，而且石粉能和水泥等胶结料与水形成柔软的浆体，即增加了混凝工的浆量，减少了砂石间的摩擦，从而改善了混凝土的和易性。但是机制砂中的石粉含量也是有一定限度的，超过这一限度，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物变得干稠，也会导致混凝土开裂和强度的下降。
2.使用机制砂与天然砂对比试验结果
2.1坚固性与耐久性试验
机制砂的坚固性能比河砂稍差，但仍然达到GB/ T 141684293标准的优等品指标，在普通混凝土中使用不存在问题。但在经常遭受摩擦冲击的混凝土构件中使用，除必须掺用外加剂，还应控制混凝土的灰砂比和砂的压碎指标与石粉含量。
2.2机制砂石粉含量对水泥拌合物性能的影响
2.2.1砂浆试验
采用两种水泥在配合比相同条件下，掺入不同比例的石粉（颗粒粒径小于75μm）拌制砂浆，试验结果表明：有石粉的砂浆强度都要比无石粉者高。石粉能充分填充颗粒间的空隙，提高拌合物的密实度，使砂浆容重随石粉的增加而变大。石粉的存在加大了砂的比表面积，拌合物的需水量相应增多，故砂浆稠度随石粉增加而减少。
2.2.2混凝土耐久性试验
根据GBJ 82285 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准；混凝土抗压疲劳强度试验荷载采用受压稳定脉冲荷载试验荷载循环次数为200 万次，下限应力与上限应力的比值称为荷载循环特征系数（P）为0.15。在此条件能承受200 万次反复荷载不破坏，即可在桥梁等混凝土结构物使用。试验结果表明，机制砂混凝土能够满足这方面的要求，在自然条件的外力作用下影响混凝土建设物寿命的诸多因素，一般认为冻融交替是主要环节，机制砂混凝土能够满足技术规范要求。同时，机制砂密度大，空隙率小，有利于提高混凝土抗压弹模的受压徐变强度。机制砂的收缩率比河砂混凝土略小，主要受石粉含量的影响。根据国外有关资料介绍，混凝土的收缩率随集料小于75μm 粉尘含量的增加而变大，所以使用机制砂时（特别是高强混凝土）除掺用外加剂，降低用水量和加强搅拌捣振、养护外，还应适当限制75 μm 的粉尘用量。
2.2.3机制砂混凝土的力学性能
混凝土的强度、弹性模量等力学性能指标除了和砂的强度有关外，还与其他因素有关，如机制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。机制砂混凝土的实验表明，石粉含量对混凝土的强度的影响很大，石粉含量越高，混凝土的强度随之降低。机制砂砂率在小于40%时，拌合物过于粘稠，砂率增大后，工作性能得到改善，砂率在42---46%时，强度趋于稳定。砂率超过50%，不但强度有所下降，而且静力受压弹性模量显著降低。
3.结语
只要有效控制石粉含量和级配，机制砂在混凝土中的应用是可行的，而且在提高混凝土的强度方面比河沙性能更好；外观问题可以通过捣固摸索，逐步掌握机制砂在混凝土中的性能，就能够有效控制。因此机制砂在建设工程上得到了应用与推广，可以加快工程进度和降低工程造价方面做出了贡献。
参考文献：
[1]张贤传，王安兴，曹海波.选择人工砂混凝土配合比参数的几点意见.辽宁建材.2006.02
关键词：机制砂；河沙；混凝土；性能特性
引言：随着我国建设工程行业混凝土需求的增多，河沙资源也日益减少同时价格上升。很多道路工程项目翻山越岭，山区交通极为不便，建设材料运输存在很大困难。同时大量开挖河沙也对河道及周边环境带来一定影响，所以业内就开始应用机制砂替代河沙用于混凝土浇筑。
1.机制砂的性能特性
1.1机制砂的特点定义
根据国际标准规定，人工砂包括经除土处理的机制砂和混合砂。机制砂的定义是：由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75μm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。机制砂的自身主要特点是：砂的规格按细度模（Mx）分为粗，中，细三种。其中：粗砂的细度模数为 3.7～3.1中砂的细度模数为 3.0～2.3 细砂的细度模数为 2.2～1.6。
目前基本为中粗砂，细度模数在2.6-3.6之间，颗粒级配稳定、可调，含有一定量的石粉，除150μm的筛余有所增加外，其余筛余均能满足标准天然砂I区、Ⅱ区要求，粒型多呈三角体或方矩体，表面粗糙，棱角尖锐。但由于全国各地机制砂的生产矿源的不同、生产加工机制砂的设备和工艺不同，生产出机制砂粒型和级配可能会有很大的区别，比如，有些机制砂片状颗粒较多，有些机制砂的颗粒级配为两头大中间小，但只要能满足国标中对人工砂的全部技术指标，就可以在混凝土和砂浆中使用。并且机制砂的粒型和级配都是可以调整和改进的。在这一点上人工砂于天然砂有着本质的区别。
1.2机制砂的生产工艺
石料由振动给料机均匀地输送到鄂式破碎机进行初破，粗破后的物料输送至反击破破碎机进行中破过程，物料经中破过程后进入制砂机进一步破碎，细碎后物料被输送至振动筛选进行筛分，达到成品粒径要求的物料进入洗砂机清洗，清洗后由成品输送带输出即为成品，未达到成品粒径要求的物料从振动筛返回制砂机重新加工，形成闭路多次循环。
1.3机制砂的性能
机制砂颗粒多棱角，表面粗糙，有利于与水泥等胶结材料的粘结，有利于混凝土强度的提高，从表面看也带来了和易性差的缺点，而机制砂中的石粉恰好能弥补这一缺陷。因为这种石粉是一种惰性掺和料，细度小，它不但补充了混凝土中缺少的细颗粒，增大了固体的表面积对水体积的比例，从而减少了泌水和离析，而且石粉能和水泥等胶结料与水形成柔软的浆体，即增加了混凝工的浆量，减少了砂石间的摩擦，从而改善了混凝土的和易性。但是机制砂中的石粉含量也是有一定限度的，超过这一限度，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物变得干稠，也会导致混凝土开裂和强度的下降。
2.使用机制砂与天然砂对比试验结果
2.1坚固性与耐久性试验
机制砂的坚固性能比河砂稍差，但仍然达到GB/ T 141684293标准的优等品指标，在普通混凝土中使用不存在问题。但在经常遭受摩擦冲击的混凝土构件中使用，除必须掺用外加剂，还应控制混凝土的灰砂比和砂的压碎指标与石粉含量。
2.2机制砂石粉含量对水泥拌合物性能的影响
2.2.1砂浆试验
采用两种水泥在配合比相同条件下，掺入不同比例的石粉（颗粒粒径小于75μm）拌制砂浆，试验结果表明：有石粉的砂浆强度都要比无石粉者高。石粉能充分填充颗粒间的空隙，提高拌合物的密实度，使砂浆容重随石粉的增加而变大。石粉的存在加大了砂的比表面积，拌合物的需水量相应增多，故砂浆稠度随石粉增加而减少。
2.2.2混凝土耐久性试验
根据GBJ 82285 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准；混凝土抗压疲劳强度试验荷载采用受压稳定脉冲荷载试验荷载循环次数为200 万次，下限应力与上限应力的比值称为荷载循环特征系数（P）为0.15。在此条件能承受200 万次反复荷载不破坏，即可在桥梁等混凝土结构物使用。试验结果表明，机制砂混凝土能够满足这方面的要求，在自然条件的外力作用下影响混凝土建设物寿命的诸多因素，一般认为冻融交替是主要环节，机制砂混凝土能够满足技术规范要求。同时，机制砂密度大，空隙率小，有利于提高混凝土抗压弹模的受压徐变强度。机制砂的收缩率比河砂混凝土略小，主要受石粉含量的影响。根据国外有关资料介绍，混凝土的收缩率随集料小于75μm 粉尘含量的增加而变大，所以使用机制砂时（特别是高强混凝土）除掺用外加剂，降低用水量和加强搅拌捣振、养护外，还应适当限制75 μm 的粉尘用量。
2.2.3机制砂混凝土的力学性能
混凝土的强度、弹性模量等力学性能指标除了和砂的强度有关外，还与其他因素有关，如机制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。机制砂混凝土的实验表明，石粉含量对混凝土的强度的影响很大，石粉含量越高，混凝土的强度随之降低。机制砂砂率在小于40%时，拌合物过于粘稠，砂率增大后，工作性能得到改善，砂率在42---46%时，强度趋于稳定。砂率超过50%，不但强度有所下降，而且静力受压弹性模量显著降低。
3.结语
只要有效控制石粉含量和级配，机制砂在混凝土中的应用是可行的，而且在提高混凝土的强度方面比河沙性能更好；外观问题可以通过捣固摸索，逐步掌握机制砂在混凝土中的性能，就能够有效控制。因此机制砂在建设工程上得到了应用与推广，可以加快工程进度和降低工程造价方面做出了贡献。
参考文献：
[1]张贤传，王安兴，曹海波.选择人工砂混凝土配合比参数的几点意见.辽宁建材.2006.02