摘要：机制砂作为天然砂的优良替代品，是混凝土工业可持续发展的重要内容。砂石作为混凝土中的主要原材料，占混凝土总体积的70%-80%。天然资源尤其是天然砂的过度的开采和消耗已经给环境造成了大大的不良影响;随着天然砂资源的日益枯竭和更严格的河道禁采、禁挖政策的颁布实施，机制砂的应用已经成为趋势。然而由于机制砂的特性导致机制砂混凝土在应用过程中存在的一系列问题，特进行一些探讨。

关键词：颗粒级配;石粉含量;絮凝剂（聚丙烯酰胺、聚合氯化铝）;机制砂混凝土

引言

混凝土生产时利用机制砂取代河砂在美国、英国、日本等国家已有了数十年的历史，积累了大量的经验。我国利用机制砂生产混凝土起步较晚，在河砂资源短缺地区的低强度等级混凝土结构中已得到了利用。但目前机制砂的质量控制指标仍以经验为主，机制砂的生产设备及制砂流程还没有统一的标准，导致机制砂的质量控制水平还较低。此外，与河砂混凝土相比较，机制砂混凝土的配制技术整体还比较落后，尤其是对于高强高性能混凝土配合比。

1机制砂的特性

水泥混凝土是现代建筑材料的首选，无论是房屋建筑、市政工程、公路、桥梁、隧道，还是水利。细骨料是水泥混凝土的重要组成部分，严重影响水泥混凝土的流动性、松弛度、坍落度损失和耐久性。天然砂的枯竭越来越说明人造砂的重要性。该高速公路项目位于重庆市东南部的吴江和玉江流域。地形和地质条件十分复杂。桥梁和隧道占需要大量混凝土的路径总长度的80%以上。项目沿线天然砂严重短缺。与水泥价格相当的天然砂的价格大概是400元/m3，它的质量是达标的。但如果采用当地盛产的石灰石机制砂，单价仅为70～110元/m3，经济效益十分客观，可大幅度降低工程建设成本。近年来，工程技术人员没有停止对机制砂的探索，并取得了巨大成就。人造混凝土相较于天然砂会有一些指标超标，机制砂的特质决定了其质量的优质性，所以工程中的混凝土工艺在以后的发展中必然会选择机制砂。

机制砂是以天然岩石、砾石为原料，经机械破碎、筛分、除尘而成的具有一定级配的、小于4.75mm的岩石颗粒。机制砂与天然砂相比，具有一定的角度，表面粗糙，石粉较多，细度模数较大，多为中粗砂。这些特性使其在配制混凝土时具有较高的出砂率和需水量，而在水泥用量相同时强度较低。机制砂质量的变化是和加工时运用的技术和母岩密不可分的，以此同时，石粉含量保持在一定的波动区间时，碳铝就会在碳酸盐和水泥硅铝发生化学反应时而产生出来，这就大大提升了水泥的质量。当然，石灰粉含量过大时，水泥的强度也会降低。原因是水泥中铝含量有限，很多石粉只能用惰性材料填充，降低了水泥的活性。

2机制砂混凝土存在的问题

2.1机制砂中的石粉对机制砂混凝土性能的影响

机制砂在生产过程中会不可避免地产生一定量的石粉，石粉和机制砂的矿物成分和化学成分相同。不同国家对机制砂混凝土中石粉含量的最高限值不同。石粉颗粒极易填充骨料空隙，在混凝土集料当中起到润滑作用，进而降低了骨料的需水量。通常情况下，当机制砂中的石粉含量在5%～10%之间时，不用增加水量，可以改善机制砂混凝土的工作性能，尤其是低标号混凝土。总体来看，适量的石粉能对混凝土各项性能起到积极的作用，但是不同岩性机制砂石粉对机制砂混凝土工作性能的影响也并不相同：对于钙质机制砂石粉，需水量小，可明显改善混凝土流变性能，降本增效尤为突出。而硅质石粉，需水量较大，会降低混凝土流动性、增加坍落度经时损失，通过混凝土外加剂合理调整，不良状态可得到有效改善。

2.2机制砂含泥量对机制砂混凝土性能的影响

当机制砂的MB值>1.4时，机制砂中的石粉中以泥为主，则石粉含量不能过高，过高会严重影响机制砂混凝土的性能。聚羧酸减水剂对泥土十分敏感，当机制砂中含泥量较多时，混凝土往往流动性不足，坍落度损失加快、加大。且不同种类的粘土矿物对减水剂产生不同程度的影响，其中影响最大是蒙脱土。蒙脱土对聚羧酸减水剂作用效果产生负面影响的原因归于两个方面：表面吸附量大、插层吸附。某大学孙振平教授课题组通过采用非PEO侧链修饰、分子侧链引入刚性基团、引入功能性官能团三个方面，使得制备出来的聚羧酸减水剂具备一定的抗泥性。

3质量控制及工程应用

3.1混凝土原材料控制

在实际施工过程中，原材料的控制必须严格把关。特别是连续作业时间长、单次方量小的结构物更需重视。

⑴减水剂检验合格投入使用时，应统一堆放点，并遮盖好，避免日晒雨淋，影响质量。防止出现入场时检验合格，存放久了品质变得不合格的减水剂，如使用了存放久了品质变得不合格的减水剂将直接影响到混凝土质量。

⑵粗集料应集中堆放，不混仓使用，并设遮阳防雨和排水设施，铲车装料应离地面30cm高，避免粗集料粉尘含量过高，影响混凝土质量。对料仓离地面30cm高的碎石，定期铲出冲水清洗，确保粗集料粉尘含量。

⑶机制砂应集中堆放，并设立遮阳防雨和排水设施，不得混仓使用，避免水洗机制砂含水量波动过大，并对每批次入场的机制砂进行石粉含量和亚甲蓝指标检测，降低混凝土拌和控制难度。

3.2推广预拌混凝土绿色生产技术

预拌混凝土作为传统行业，存在总体规模较小、低水平重复建设等问题，企业在建设初期缺乏专业设计及绿色生产意识，生产环境及废弃物排放问题带来了巨大的环保压力。因此，开展预拌混凝土绿色生产的推广应用是有效改善行业生产面貌的重要手段。企业生产工艺及环境想要满足JGJ/T328-2014《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》的要求，需从以下几方面进行改造：1）合理规划厂区布置，做到生产区及生活区互不干扰，厂区内运输道路顺畅，各生产工艺环节布置合理，节约能源。2）生产废弃物不外排，生产中产生的废水、废浆、废弃混凝土实现资源综合利用，通过产业链协同处置废弃物，变废为宝，使废弃物回收利用实现最大利益化。3）噪声、粉尘排放符合国家环保及绿色生产要求，通过封装车间、增加环保收尘、降尘设备做到达标排放，不因无序生产给从而给外部环境造成压力。

3.3加强机制砂应用监管

各地住建部门要加强对机制砂应用情况的监督检查和监督抽测，发现使用来源不明、质量不合格机制砂的，或者在机制砂应用过程中弄虚作假、不按规定进行进场复检的，依法依规严肃处理。同时，责令责任单位对工程实体质量进行追溯。各地住建部门要积极沟通协调当地经信主管部门，及时通报机制砂应用检查情况，加强机制砂生产端、使用端的联动管理。

结语

1）机制砂的粒型、颗粒级配、石粉含量、含泥量、絮凝剂残留等几个特征参数对机制砂混凝土的性能影响较大。机制砂混凝土普遍存在和易性不好、坍落度损失大、强度不高、性能波动大等问题。

（2）建议根据机制砂的颗粒级配、石粉含量，合理搭配粗细骨料，完善整个混凝土体系的连续颗粒级配，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土强度及和易性。

（3）机制砂含泥会大大增加混凝土收缩，大大降低混凝土强度，且混凝土坍落度损失较大，增加了由于现场监控不到位从而导致的工人现场加水的风险。

参考文献

[1]毛晶晶.机制砂混凝土的应用现状与研究进展[J].山西建筑，2015，41（27）：123-124.

[2]孙振平，水亮亮，杨海静，等.聚羧酸系减水剂在混凝土中应用存在的典型问题及其解决措施[J].混凝土世界，2017（9）：54-62.

[3]刘贞鹏，王晶，陆芳，等.机制砂及机制砂混凝土研究应用现状综述[J].黑龙江交通科技，2017，40（02）：20-21.

[4] 黄杏荣.机制砂特性及在混凝土中应用的相关问题分析[J].居业，2021（08）：65-66.

[5][5]沈大盛.机制砂在工程使用过程中遇到的问题探讨[J].居舍，2021（23）：35-36.