1 背景

近些年來，隨著房地產的開發，預拌混凝土產量也在迅速增長，從而消耗了大量的原材料資源。與此同時，國家環境保護政策的不斷嚴格、天然河砂的日益枯竭導致多地河砂都已禁止開采，混凝土中的砂已是供不應求，價格猛漲。在這種情況下，尋找河砂的替代品，已是迫在眉睫、刻不容緩，機制砂得以利用，并將逐漸取代河砂，以適應混凝土行業的發展潮流。但是，機制砂存在著細度模數偏大，石粉、泥粉含量高以及多棱角的缺點，因此，選擇優質機制砂，從而改善混凝土細骨料及混凝土性能，則顯得尤為重要。

2 機制砂的特點及生產情況

2.1 生產特點

機制砂是利用采礦時留下來的細石破碎或生產粗骨料的剩余料，用制砂機生產制造出來的。可以通過控制制砂機的各種參數，從而得出不同質量的機制砂，即機制砂的細度模數、粒徑大小、級配等級等，都可以人為進行調整、控制。因此，機制砂存在著各種等級的差異，這也是機制砂與天然河砂最本質的區別。

2.2 機制砂的外觀特點

機制砂不像天然形成的河砂，天然形成的河砂，顏色大多都呈現為黃色，但是，機制砂由于制作的原料不同，其可呈現出各種不同的顏色。

2.3 機制砂的細度模數

由于機制砂生產工藝參數的不同，所制作出來的機制砂也是各式各樣的，其細度模數也會有很大的區別。

砂按其細度模數可分為細砂、中砂、粗砂。機制砂目前為止基本上都是中粗砂，其細度模數一般在3.0～ 3.7。

根據國標GB/T 14685—2011和行標JGJ 52—2006相關規定，我們對某種機制砂進行了細度模數的試驗，共檢測機制砂樣品8次。表1中的數據為檢測機制砂樣品細度模數平均值。

從表1結果來看，機制砂的細度模數均值為3.4。如果細度模數太大則其中較為粗的顆粒太多，＜300μm的顆粒太少，影響混凝土的整體和易性；反之，如果機制砂的細度模數太小，則＜75μm的石粉太多，會使混凝土的用水量提高，導致混凝土的強度降低、收縮增大；石粉太多還會導致混凝土后期容易開裂，影響美觀，甚至影響整體質量。優質的機制砂細度模數應該在3.0左右，基本上把級配控制在中砂左右，是最適合混凝土的生產。

2.4 機制砂的顆粒形狀

機制砂顆粒表面粗糙、有棱角，形狀呈三角體或方矩體，甚至有些片狀顆粒較多。如果砂中的片狀顆粒太多，對于混凝土的強度，尤其是強度等級較低的混凝土影響很大，會使低強度的混凝土有一定的泌水現象。對于低強度混凝土，我們更優先選擇細度模數較低、石粉含量較多的機制砂。因為適量石粉的存在，可以在一定程度上彌補低強度混凝土膠凝材料少、易泌水的這一缺陷。

2.5 機制砂的壓碎值

機制砂的壓碎值是檢驗其堅固性、耐久性的一項重要指標。經試驗證明，中、低等級混凝土的強度不受機制砂壓碎值的影響。機制砂的壓碎值指標對高強度混凝土的抗凍性亦無顯著影響，但是，對其耐磨性、強度則有一定的影響。因此，對于高強度混凝土，選用的機制砂的壓碎值指標應更嚴格。

2.6 機制砂中泥塊含量

機制砂不同于天然砂，其原材料可千變萬化。制作機制砂的原材料的干凈與否則直接影響到機制砂中泥塊的含量。

經試驗證明，機制砂中不同的含泥量對混凝土拌合物有著一定的影響，對低強度等級混凝土的影響比高等級混凝土影響要小。因此，不同等級的混凝土所用機制砂中含泥量應符合表2要求。

機制砂中0.075mm以下的顆粒是石粉還是泥粉，是要根據亞甲藍測定MB值的。若MB值＜1.4，則判定其中是以石粉為主；反之，則判定是以泥粉為主。

2.7 機制砂砂漿的流動度

通過機制砂砂漿的流動度，我們可以更加直觀地檢測其質量。

其一，可以通過流動度，看出機制砂的和易性，若和易性較好，不泌漿，則可說明機制砂級配較好，石粉含量適中，用其生產出來的混凝土則更利于泵送。

其二，可以根據流動度，判斷出機制砂在混凝土中的外加劑用量，若外加劑摻量較低時可拌出流動度較大的砂漿，則說明機制砂較為干凈，其中的泥粉含量較少。使用這樣的機制砂生產混凝土，不僅可以降低外加劑用量，從而減少成本，更為后面混凝土的保坍性提供保障，使其生產出來的混凝土強度大大提高。

其三，可以通過機制砂砂漿的流動度，判斷出其需水量。機制砂由于放置時間長短的不同，其含水率也會隨之變化。而通過試驗可得知機制砂的含水率，從而判斷出其用水量，在生產混凝土時，可更方便地計算出混凝土配比。

機制砂砂漿流動度試驗：

（1）稱量水泥300g、烘干機制砂700g、水130g、外加劑2.4g（按0.8%摻量計算）。

（2）攪拌鍋、截錐圓模、抹刀、攪拌葉片用濕布擦拭。

（3）將稱好的300g水泥加入已加完外加劑的水中，開始攪拌，低速攪拌30s之后，開始加砂，繼續低速攪拌30s，之后快速攪拌30s，停90s，同時，要將攪拌機葉片上以及鍋壁上的砂漿刮入鍋中，接著快速攪拌60s停機。

（4）將已擦拭過的模具放在振動臺上，把已攪拌好的砂漿迅速地分兩次裝入，第一次裝至截錐圓模的三分之二處，用抹刀在相互垂直的兩個方向各劃5次，搗15次；裝第二層，要比模具高出約20mm，用抹刀劃10次，刮去多余，抹平表面。在裝砂漿與振搗時，用手將截錐圓模按住，不要使其移動，之后迅速拿起模具，打開振動臺開關，使其振動25次，振動完之后，用卷尺測量砂漿的最大直徑，即為機制砂砂漿流動度。

3 機制砂的應用

隨著現在天然砂的匱乏，機制砂在混凝土中的應用越來越廣泛。

用機制砂生產出來的混凝土和天然砂并沒有太大的區別。在坍落度相同的情況下，用機制砂生產出來的混凝土用水量要稍微高一點，但是，要考慮具體施工條件、結構部位及運輸等因素。在混凝土強度等級相同的前提下，用機制砂生產的混凝土砂率不宜過高，防止降低混凝土的耐久性、強度以及工程質量。

和天然砂相比較，機制砂最大的特點是具有強度優勢，在其他材料相同的前提下，用機制砂的混凝土的強度都明顯高于天然砂，這是因為機制砂相較天然砂表面粗糙、有棱角，與水泥漿體結合更緊密，另外，機制砂中石粉較多，使得混凝土膠凝材料從常規的水泥＋礦粉＋粉煤灰，轉變成了水泥＋礦粉＋粉煤灰＋石粉，變相地增加了膠凝材料，提高了混凝土的密實性，從而提高混凝土強度。

試驗表明，在混凝土應用中，機制砂細度模數應在3.0～3.8之間。細度模數每增加0.2，配合比中砂率就應提高1%～2%。

由于制作機制砂原材料的不同，機制砂也可分為好多種類，平時比較常見的有花崗巖機制砂、玄武巖機制砂和石灰巖機制砂。

花崗巖是地球上分布最廣的巖漿巖，主要礦物成分是石英、長石和云母，其制作的機制砂粒形較好，級配合理，壓碎值低，石粉較少，適合用于高強度混凝土。

玄武巖屬于基性噴出巖，用其制作的機制砂抗壓強度高、耐磨性好，與膠凝材料的粘接力強，常被用于鐵路、公路及水利工程。

石灰巖，分布廣泛、開采簡單、巖性單一，用石灰巖制作的機制砂顏色多樣，一般為塊狀構造，結構致密，可碎性和耐磨性適中。

4 總結

在工程建設過程中，砂作為混凝土結構材料的重要組成部分，其質量的好壞對整個工程的質量及耐久性有著舉足輕重的影響。而現在天然砂的短缺，機制砂的用量自然就越來越多，而機制砂的優劣自然影響到整個混凝土的質量。因此如何選出優質的機制砂，自然也就成為了重中之重。

通過以上試驗證明，選擇的機制砂首先要從外觀篩選，選擇顆粒形狀較為飽滿、片狀及尖銳顆粒較少的砂子。其次，在細度模數上要接近中砂的細度，細度模數太大，級配不好，影響和易性；細度模數太小，石粉含量太大，使混凝土用水量高，影響混凝土質量。當然，選擇的機制砂中要盡量減少泥塊，泥塊含量的增多，不僅影響混凝土強度，還容易開裂，影響美觀。然后要選擇壓碎值較低的機制砂，對混凝土強度的提高有一定的影響。最后，在砂漿流動度這個綜合試驗下，要選擇能使混凝土流動度大、外加劑摻量少的機制砂。含風化石的機制砂不建議使用。

確保機制砂關鍵指標的合格性和穩定性，有效把控混凝土的生產質量，才能保證混凝土公司的服務，為科學發展奠定基礎。

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