隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各類建設(shè)項(xiàng)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(shí)的加強(qiáng)，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(yīng)求的局面。為了解決天然砂不足的矛盾，機(jī)制砂得到了越來越廣泛的使用。中國(guó)幅員遼闊。 石灰石或卵石資源遍布全國(guó)各地，將石灰石或卵石利用破碎機(jī)機(jī)械等進(jìn)行破碎篩分生產(chǎn)機(jī)制砂，不僅有充足的數(shù)量保證，而且可確保其質(zhì)量。 

　　中國(guó)自九四年以來．對(duì)機(jī)制砂的物理性能及礦物組成和用機(jī)制砂配制的混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、抗折強(qiáng)度、收縮徐變等進(jìn)行了試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用，實(shí)踐表明機(jī)制砂替代天然砂配制混凝土在技術(shù)上可行．經(jīng)濟(jì)上是合理的。

　　1 機(jī)制砂在南渝高速公路工程上的應(yīng)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?yàn)槁肪€沿線缺少合格的天然砂．而調(diào)用成都金塘砂等外地合格天然砂又存在費(fèi)用高、不經(jīng)濟(jì)的問題．所以最終在部分混凝土工程中采用了機(jī)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(jī)制砂的水泥混凝土的配合比比較見表1、表2。 

天然砂和機(jī)制砂混凝土配合比對(duì)比

　　1.2機(jī)制砂混凝土的施工控制

　　混凝土作業(yè)前應(yīng)測(cè)定砂石含量，換算施工配合比填寫配料單，經(jīng)工地主管審核后，送交施工負(fù)責(zé)人據(jù)以施工。嚴(yán)格按照配料要求的材料、規(guī)格、用量進(jìn)行計(jì)量配料。對(duì)機(jī)制砂混凝土應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，減少振搗時(shí)間。嚴(yán)格水灰比控制，在拌和站確定好需要的坍落度。 嚴(yán)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(jī)制砂含粉量高，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。以使混凝土內(nèi)部水化熱充分散發(fā)。避免混凝土表面起砂和龜裂。 

　　1.3 應(yīng)用結(jié)果

　　通過工程的實(shí)際應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)。在同等施工條件下。機(jī)制砂在高標(biāo)號(hào)混凝土的應(yīng)用中跟天然砂一樣。其各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，且外觀漂亮。但在低標(biāo)號(hào)混凝土的應(yīng)用中。在強(qiáng)度等方面跟天然砂一樣。其各項(xiàng)指標(biāo)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(jī)制砂的應(yīng)用分析

　　通過機(jī)制砂在南渝高速公路的實(shí)際應(yīng)用情況及結(jié)合相關(guān)資料，可以對(duì)機(jī)制砂的應(yīng)用做如下相關(guān)分析。 

　　根據(jù)GB／T14684—2001對(duì)機(jī)制砂的定義中指出，機(jī)制砂是利用破碎機(jī)機(jī)等礦山機(jī)械破碎、 篩分制成的， 粒徑小于(方孔篩)4.7m m的( 非軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖)巖石顆粒。機(jī)制砂顆粒有質(zhì)地堅(jiān)硬、粗糙多孔、有尖棱角、粘結(jié)性能良好等特點(diǎn)，且含有一定量的粒徑小于0.08mm的顆粒。機(jī)制砂有一定吸附能力。當(dāng)含水量達(dá)6％~8％時(shí)。常能結(jié)團(tuán)，濾水能力小，機(jī)制砂的表觀密度較大。 

　　機(jī)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(xì)度模數(shù)較小，對(duì)混凝土的工作性十分有利；而機(jī)制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細(xì)度模數(shù)較大，對(duì)混凝土的工作性有一定影響。2者相比較的指標(biāo)特性見表3。 

機(jī)制砂與天然砂混凝土的指標(biāo)特性

　　2.2 機(jī)制砂混凝土的機(jī)理分析

　　機(jī)制砂是由強(qiáng)度較高的石料破碎制成。其表面積大， 因此機(jī)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(xué)作用。使得水泥水化產(chǎn)物與機(jī)制砂顆粒之間形成了較高的機(jī)械咬合。同時(shí)機(jī)制砂中含有一定量的石粉石粉的表面積大，細(xì)分散的石粉對(duì)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(xué)反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的結(jié)晶水化物。由于石粉具有填充作用。使混凝土更加密實(shí)。機(jī)械強(qiáng)度較高。 

　　機(jī)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(xì)度接近。混凝土的用水量除了與骨料的品種有關(guān)外。還與膠凝材料與水的比例(簡(jiǎn)稱為膠水比，反之稱為水膠比)有一定的關(guān)系。由于石粉的存在，相當(dāng)于在該混凝土中添加了一部分類似摻合料的物質(zhì)。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(shí)由于石粉具有一定的類似于水泥性質(zhì)，對(duì)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(jī)制砂在低強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用特性

　　用天然砂配制的低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中，因水泥用量較少和混凝土中細(xì)粉料含量不足。混凝土的和易性能相對(duì)較差。當(dāng)用機(jī)制砂配制混凝土?xí)r，由于機(jī)制砂中粉末較多，機(jī)制砂中的粉末恰好彌補(bǔ)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(bǔ)了機(jī)制砂表面粗糙的缺陷，減少了砂石間的摩擦，改善了低強(qiáng)度等級(jí)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(jī)制砂中的粉末含量應(yīng)加以控制。 

　　在水灰比相同的條件下。機(jī)制砂混凝土坍落度要小于河砂混凝土，這主要是由于機(jī)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(dǎo)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(yīng)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(qiáng)度。 

　　2.4機(jī)制砂在高強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用特性

　　單獨(dú)使用機(jī)制砂配制高強(qiáng)度混凝土和單獨(dú)使用天然砂配制高強(qiáng)度混凝土其結(jié)果并無明顯區(qū)別，均能滿足規(guī)范要求。但由于單獨(dú)使用天然砂配制高強(qiáng)度混凝土，因其細(xì)度模數(shù)低， 收縮大，易引起混凝土開裂。單獨(dú)使用機(jī)制砂，因其表面粗糙，多棱角，并且當(dāng)?shù)氐臋C(jī)制砂大多顆粒偏粗．細(xì)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(yàn)及工程應(yīng)用情況表明。用40％的天然砂與60％的機(jī)制砂混合作為細(xì)骨料使用．可以取得良好的效果。 

　　純機(jī)制砂小于0.30mm的顆粒含量較少．純天然細(xì)砂這部分顆粒含量較多．在機(jī)制砂中摻加一定比例的天然細(xì)砂可以很好地彌補(bǔ)這一缺陷。配比中的細(xì)骨料全采用機(jī)制砂，用相同的配合比，很難達(dá)到天然中砂配制的混凝土效果其原因一是機(jī)制砂為人工破碎而成．棱角較多，這比不上天然砂表面圓潤(rùn)光滑，顆粒機(jī)械咬合力較大，間隙較多，導(dǎo)致混凝土的流動(dòng)性減小二是從一般機(jī)制砂的級(jí)配來看，機(jī)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(shù)規(guī)程1中指明，泵送混凝土細(xì)骨料通過0.30   mm篩孔的篩余不應(yīng)小于15％。而天然細(xì)砂的粒徑主要集中在0.30mm 以下，與機(jī)制砂復(fù)合正好填補(bǔ)0.30mm以下的累計(jì)篩余。使細(xì)骨料具有較好的級(jí)配。同時(shí)天然細(xì)砂減少了機(jī)制砂之間的內(nèi)摩擦力，從而獲得良好的施工性能。 

　　2.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益分析

　　以南渝高速公路建設(shè)為例．在南渝高速公路上．機(jī)制砂的單價(jià)為60元一立方，金塘天然砂的單價(jià)為120元一立方，通過工程應(yīng)用的實(shí)際情況分析．在工程質(zhì)量得到保證的前提下，同標(biāo)號(hào)的混凝土(尤其在高標(biāo)號(hào)混凝土中)如果用機(jī)制砂代替天然砂進(jìn)行配合比施工，其混凝土費(fèi)用可以節(jié)約10％～20％。同時(shí)．使用機(jī)制砂還可以起到增加就業(yè)和增強(qiáng)環(huán)保的作用。 

　　3 結(jié)語

　　通過機(jī)制砂在南渝高速公路中的實(shí)際應(yīng)用情況及以上分析表明。 機(jī)制砂代替天然河砂， 由于機(jī)制砂生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)影響。且在生產(chǎn)工藝上能得到有效控制．因而其品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)混凝土拌和物性能、力學(xué)性能及耐久性能都有所改善。它不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性，還具有一定的環(huán)境效益和社會(huì)效益。