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摘要：机制砂在建筑工程领域的推广与使用，对节约资源，保护环境，为我国基础设施建设具有重要意义。本文主要以机制砂为基础，通过机制砂主要特性相关参数分析，为机制砂混凝土配合比的涉及提供理论依据，且拓宽机制砂在建筑领域的使用范围，提高机制砂在建筑市场中的占有率。
关键词：机制砂；混凝土；级配；石粉
1引言
近年来，随着建筑业的高速发展，天然砂受资源限制，加之政策限采，产生了供应不足、价格攀升、运输成本高、质量波动大等问题，局部地区已出现供需矛盾激化的现象，发展机制砂已成行业共识[1]。机制砂生产工艺简单、质量可控、取材便捷等优点，替代天然砂作为细集料是建筑业发展的必然趋势。本文主要根据机制砂目前的研究现状，浅析了机制砂主要相关性能参数控制在合理的范围内，就能够增大机制砂在混凝土中的使用量，且提高机制砂在建筑市场中的占有率。
2机制砂特性
2.1细度模数
细度模数是表征机制砂粗细程度的宏观指标，目前，研究机制砂的细度模数在2.5~3.7范围内。不同细度模数的机制砂对混凝土的性能有不同的影响。对于混凝土搅拌企业最佳用砂细度模数为2.4~3.0，级配中0.63mm以下含量40%左右，0.315mm以下20%左右，这样的砂具有泵送性能好，堆积密度大的特点，在使用中可节约水泥的用量。与此同时，机制砂的细度模数在满足GB/T14684-2011《建设用砂》规范要求的同时，应根据实际的工程需求来调整机制砂的细度模数。
2.2级配
机制砂的级配合理与否直接影响到混凝土拌合物的稠度，合理的机制砂级配，可减少拌合物的用水量，可拌制流动性、均匀性及密实性均较佳的混凝土，同时也能达到节约水泥的效果[2]。近年来，机制砂生产线上生产的机制砂级配不合理，级配中大于2.36mm和小于0.15mm的颗粒偏多，中间颗粒偏少，而需求量最大的是0.63mm~0.315mm以及0.315mm~0.16mm的砂难于生产，细度模数很难低于3.2。从目前的研究分析，为了使生产的机制砂符合级配要求，主要是通过对制砂机设备及工艺不断完善和改进，来增产0.15mm~2.36mm之间机制砂颗粒的含量，如，南方路基V7干式制砂机设备采用立轴冲击式破碎机，增产0.15mm~0.6mm之间的颗粒，上海砼力DG系列级配调整机破碎后可以增产0.16mm~1.25mm的机制砂颗粒，以及世邦机器的VU干式制砂系统，使成品砂级配连续、可调控，0.15mm~0.6mm细砂占比大幅提升，2.36mm~4.75mm粗砂占比下降，使机制砂完全替代天然砂应用于混凝土中成为现实。
2.3石粉含量
石粉是机制砂生产过程中所产生粒径小于75μm的颗粒。机制砂生产工艺控制不当，就会产生大量的石粉，成品机制砂中石粉含量高达10%~20%[3]。可是我国根据混凝土的等级强度要求，机制砂石粉含量限定为7%、5%、3%，对机制砂中石粉含量的技术要求非常苛刻。传统观点，认为石粉通常是无用甚至是有害的，因为，石粉具有较高的比表面积而增加用水量，消弱浆与集料之间界面的粘结性能，从而降低强度和耐久性。但是，从目前的大量研究表明，机制砂中石粉含量在一定范围内是有益的，在掺合料及外加剂的作用下，使用石粉含量较高的机制砂同样也可以生产出性能优良的混凝土。因此，适当放宽石粉含量，可以提高机制砂的利用率[4]。
2.4颗粒形状
机制砂是由机械破碎筛分而成，则机制砂颗粒的形状多以三角体和方矩体为主，且多有针片状，表面粗糙，使得机制砂混凝土拌合物和砂浆拌合物流动性能变差，但是，有利于集料与水泥的粘结。
3机制砂在混凝土中的应用
目前，对机制砂研究不断的深入，其应用范围也在不断的扩大，有最初仅限于应用生产C30及以下的混凝土，逐步发展到C50及以上的几乎所有等级混凝土。杨玉辉[5]利用机制砂配制设计出C80高强高性能混凝土，研究表明，机制砂在MB值＜1.4时，石粉含量可放宽7%；机制砂中石粉含量在5%以下时，对C80机制砂混凝无不利的影响，此时的塑性粘度和屈服应力较小。同时，王稷良[6]较为全面的研究了机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响，研究表明，机制砂中适量的石粉可以完善机制砂的级配，有利于机制砂混凝土坍落度的提高、扩展度的增大、泌水性能的改善。对于低强度混凝土，机制砂中石粉含量的最佳范围在10%~15%之间，对于高强度混凝土，石粉含量的最佳范围在5%~7%之间，而对于超高强混凝土，石粉含量最好低于5%。
熊珂[7]等以C30机制砂混凝土为研究对象，研究了机制砂中针片状含量对混凝土性能的影响，研究表明，当机制砂中针片状颗粒含量为4%时，用水量与针片状含量为0%时相同，且由于机制砂表面较为粗糙，骨料和浆体界面粘结力优于天然砂，强度略有提高。当针片状含量大于12%时，混凝土抗压强度急剧下降，这就说明，机制砂针片状颗粒含量对C30混凝土工作性能和力学性能的影响，建议针片状含量控制在12%以内，混凝土的综合性能较好。郭远[8]等研究机制砂参数对C60混凝土性能影响，当细度模数在2.8~3.0时，针片状含量控制在12%以下，石粉含量为10%时，混凝土拌合物外观良好，具有良好的黏聚性，泌水率较低，混凝土工作性能良好。同样钟波[9]研究了机制砂细度模数对C30、C60混凝土性能的影响，研究表明，机制砂的细度模数也在2.8~3.0时，生产的C30、C60混凝土性能良好。因此，我们可以参考以上的相关参数，指导生产机制砂过程中对其质量的控制，且拓宽机制砂在不同强度混凝土的应用范围。
4结论
综上所述，机制砂的细度模数、级配、石粉含量及颗粒形状等诸多特性都会对机制砂水泥基材料的工作性能产生巨大影响。主要有典型的三个影响因素，即颗粒级配、颗粒形状和石粉含量。因此，在机制砂的生产过程中，应该严格控制机制砂的颗粒级配、颗粒形状和石粉含量等，确保机制砂的质量要求，才能扩大在建筑领域的使用范围，提高机制砂市场占有率，对节约能源，保护环境，为我国基础设施建设具有强有力的支撑。
参考文献：
[1]朱俊利，郎学刚，贾希娥.机制砂生产现状与发展[J].矿冶，2001，10（04）：38-42.
[2]杨迪.水利工程中砂石骨料对混凝土性能的影响分析[J].科技资讯，2015，13（19）：79-80.
[3]漆江峰，邹小平，鲁亚.机制砂石粉含量对C30混凝土性能的影响[J].江西建材，2015（12）：155-159.
[4]刘战鳌，周明凯，姚楚康.机制砂中细粉的危害性及评价研究[J].建筑材料学报，2015，18（01）：150-155.
[5]杨玉辉.C80机制砂混凝土的配制与性能研究[D].武汉理工大学，2007.
[6]王稷良.机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D].武汉理工大学，2008.
[7]熊珂，习海平，洪一粟.机制砂针片状含量的测定及对混凝土性能的影响[J].江西建材，2015（12）：160-164.
[8]郭远，邹小平.机制砂参数对C60混凝土性能的影响研究[J].江西建材，2015（24）：16-18.
[9]钟波.机制砂细度模数对水泥基材料工作性和强度的影响[J].江西建材，2015（24）：1-3.