机制砂的优缺点及其在混凝土和工程中的应用

刘宁

摘 要：本文主要对机制砂的优点和缺点进行了深入的分析介绍。并对其在混凝土和建筑工程中的具体应用进行探讨，供有关的建筑施工单位参考。

关键词：机制砂；优缺点；混凝土；工程应用

1 机制砂的优缺点介绍

1.1 机制砂的优点

机制砂在混凝土应用中具有以下优点：

（1）机制砂是在专业研磨设备经研磨后达到某种粒径的砂。可根据工程所用混凝土的相关级配要求进行调控，适用于不同工程的混凝土砂料需求。

（2）机制砂粒通常是带有一定的棱角，而天然砂经水流的冲刷使得砂粒表面比较圆润；机制砂基于其形状特点更容易和混凝土中的水泥等用料粘结，提高混泥土的质量。

（3）机制砂制作可以取材些建筑废弃混凝土或者碎石进行二次加工进而减少对天然矿石资源的开采，一方面对矿产资源进行了保护，另一方面可有效减少购置原材料的成本投入，经济性较高。

（4）机制砂在建设工程的所在地进行砂粒制作，就地取材，就地加工，就地消费，同天然砂相比，减少了产品运输过程中的运费，节省了成本投入。

1.2 机制砂的缺点

（1）机制砂颗粒形状不一，棱角较多。其细度模数多在3.0以上；同天然砂粒相比较，其颗粒的级配相差两级以上，通常是大于2.5mm和小于0.08mm的颗粒较多。基于机制砂的级配性问题，使其应用在混凝土拌制后混凝土的和易性较差。给混凝土施工带来麻烦。机制砂母材的选择不合理会对其在混凝土中的应用效果造成一定影响。不过针对机制砂的缺点可通过以下方法解决：合理选择碎砂设备、合理调整砂率及合理摻入外加剂等措施给予解决。

（2）机制砂产品中经常会掺和一定量的石粉。虽然石粉的粒径和泥土的颗粒相差无几，但在成分方面存在较大的差异。泥土颗粒粒径多数为0.016mm，石粉的粒径多数在0.016mm到0.075mm间；但泥土吸附在砂粒的表面会降低砂粒和水泥的结合性，而石粉基于其粒径比较小，并且其成分和砂的成分一致，可有效对填充细沙间的间隙，增强混凝土的密实性。

2 机制砂混凝土的性能

2.1 硬化前机制砂混凝土性能

机制砂混凝土具有较好的粘合性、和易性、可塑性以及可加工性等特点。在机制砂混凝土中，其和易性特点是衡量混凝土质量的重要指标。混凝土和易性对混凝土的浇筑施工难度会造成影响，更会在工程施工中因混凝土的和易性问题造成混凝土离析，降低混凝土质量。坍落度是测量混凝土和易性的重要指标；机制砂混凝土的和易性能要低于天然河砂混凝土的和易性（水灰比相同情况下），这主要是因为机制砂中掺杂多种矿物成分，矿物的机理不同，其颗粒大小不一，间歇矿物颗粒之间的间隙较大，相应地增加了砂子表面的面积，进而需水量增加，塌落度减小；因此，在配置机制砂混凝土时，其需水量要比天然河砂混凝土需水量大。

另外，机制砂混凝土的和易性同细骨料的级配、细度模数、水泥用量、水的用量及砂率都有很大的关联；通常机制砂应用在建筑混凝土中，其细度模数控制在3.0～3.5为宜；倘若细度模数过大，颗粒均匀性差，级配不合理，将对大大降低混凝土的和易性；通常可通过在混凝土料中掺入粉煤灰的方式提高混凝土的和易性能，但会增加成本投入，经济性不理想；倘若机制砂的细度模数过小，细度模数小于0.075mm，则会通过增加水和水泥用量的方式来满足施工需要，但过多的水泥用量的投入，将会增加成本投入，影响施工企业的工程施工的经济效益；机制砂石粉含量对混凝土的坍落度会产生一定的影响，当石粉含量低于5%时，混凝土的和易性、沁水性较差；当石粉含量在5～10%时，混凝土的和易性较好，对混凝土的强度不会造成太大影响；机制砂砂率参数的合理设置对提高混凝土的和易性、粘结性和强度也有直接的影响，在机制砂生产过程中，应根据不同建筑施工对混凝土性能要求严格控制好砂率参数设置工作。

2.2 机制砂混凝土的力学性能

混凝土力学性能指标包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗弯强度、弹性模量、粘结强度、疲劳强度、收缩徐变特性等。目前，通过建筑工程专家对这些指标的研究，其中对混凝土抗压强度和弹性模量的研究工作取得了突破性进展；机制砂筛余0.300mm的骨料所占的比例较小，占有总细骨料的10%左右。有关建筑混凝土泵送施工技术规程中明确指出，泵送混凝土细骨料通过0.300mm筛孔的筛余不得小于15%；而天然细骨料的粒径主要集中在0.300mm以下，细度模数在1.5左右；天然细沙料的细度模数较低，如果在混凝土配置过程中，直接采用他天然细砂作为砂料，将会降低混凝土的强度，产生收缩裂缝，降低混凝土质量；但基于机制砂的细度模数较大，可以将机制砂和天然砂相混合的方式来弥补砂料细度模数不足的缺陷。

经大量工程实践证明，在混凝土砂骨料配置过程中，选用40%的天然河砂与60%的机制砂混合作为细骨料使用，可取得较好的效果。机制砂生产所用的原材料为硬质岩石，机制砂的抗压强度较高；据有关科研人员对天然河沙和机制砂的抗压强度试验表明，机制砂的抗压强度要高于大部分天然河沙的抗压强度；此外，混凝土的强度和弹性模量等力学性能指标除了同砂的强度有关外，还与砂中的石粉含量和混凝土配合时的砂率有很大关系；其中，机制砂中石粉的含量对混凝土的强度影响较大，石粉含量越高，混凝土强度则会越低；当混凝土配置过程中砂率大于50%时，混凝土的强度和静力弹性模量都会明显下降；当砂率控制在42～46%时，混凝土强度基本处于达标。

2.3 机制砂混凝土的耐久性能

影响混凝土建筑寿命的因素较多，通常认为混凝土的冻融交替环节是主要的影响因素；试验表明混凝土密实性越高，抗渗性能和抗冻性能越好，混凝土的强度则越高；机制砂混凝土通常具有这些机理特点；主要体现在机制砂颗粒密度大，颗粒同颗粒间的空隙较小，可有效抵抗混凝土抗压弹模受压变形。混凝土的抗渗性能取决于混凝土各种骨料的粒径和间隙；机制砂通常含有一定量的石粉，石粉可有效填充骨料颗粒间的空隙，增强了水泥和砂石骨料的界面粘结，提高了混凝土的抗渗能力；机制砂和天然细砂混合配制出的混凝土在抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀及抗碳化性能方面都优于中砂混凝土，机制砂受石粉含量的影响收缩率比河砂混凝土略小。机制砂和天然细砂混合配制出的混凝土抗渗性劣于中砂混凝土混凝土强度的增加相应地也会提升混凝土的耐久性能，从而延长建筑的使用寿命。

3 结 语

机制砂是目前建筑混凝土工程中比较常用的混凝土拌合料之一，机制砂制作过程中来料广泛，产品性能卓越，应用在建筑混凝土中不管是经济性方面还是功能性方面都是极为优越的。随着我国建筑事业的不断发展，机制砂必将会成为新型的建筑材料。