砂作為混凝土重要的組分隨著建筑工程的日益增多，用砂量也逐年增長。伴隨著河道禁采，河砂供應量逐漸減少，機制砂代替天然河砂已是趨勢和現(xiàn)實。目前，國內(nèi)的機制砂五花八門，只要經(jīng)過機器生產(chǎn)，都統(tǒng)稱為“機制砂”，例如有些地方將碎石場下腳料作為機制砂出售。國家標準GB/T14684－2011《建設用砂》把由經(jīng)除土處理的機制砂和混合砂都稱人工砂，執(zhí)行人工砂的技術要求和檢驗方法。

（一）碎石場下腳料當機制砂

采用專業(yè)化生產(chǎn)的機制砂是利用專業(yè)制砂設備通過裝棒量、棒的級配、進料量、料漿濃度、進料粒徑等參數(shù)的調(diào)整，按生產(chǎn)的需要，控制機制砂的粒形、細度模數(shù)和顆粒級配等，并配有整形設備生產(chǎn)出來的機制砂顆粒級配、粒形好，這種機制砂往往是價格較高的精品砂。專業(yè)生產(chǎn)出來的機制砂雖然質(zhì)量優(yōu)良，便于混凝土生產(chǎn)控制，但由于價格的原因，市場接受程度不高。大量充斥著市場的是碎石場下腳料。

由于機制砂與河砂的形成方式的差異，造成機制砂與天然河砂*的差別就是機制砂中含有一定量的石粉含量。使用碎石破碎生產(chǎn)的機制砂中含有的石粉一般含泥量較小，但將碎石場下腳料直接作為機制砂出售的所謂“機制砂”，受生產(chǎn)碎石“毛料”（生產(chǎn)碎石的大塊石頭）質(zhì)量的影響較大。若“毛料”中含泥量、泥塊含量較大，碎石生產(chǎn)過程中，篩分后的碎石場下腳料自然含泥量較高，只是與碎石專業(yè)生產(chǎn)機制砂的石粉有本質(zhì)區(qū)別的。由于精品的機制砂因價格原因不被市場接受，造成使用碎石場下腳料“機制砂”的用戶含泥量波動大，質(zhì)量難以控制，集中體現(xiàn)在用水量居高不下，外加劑用了超量使用，混凝土坍落度損失難以控制，有些混凝土企業(yè)通過增加水泥用量勉強控制住混凝土設計強度，但混凝土裂縫嚴重，裂縫出現(xiàn)時間提前（路面收光后就出現(xiàn)大面積開裂），甚至采用覆蓋養(yǎng)護也難以控制裂縫。

專業(yè)生產(chǎn)的機制砂雖然所含石粉的礦物組成與化學成分完全與被加工的母巖相同，這種石粉與碎石場下腳料中石粉粒徑像似，但成分完全不同。機制砂中的石粉可以彌補低強度等級混凝土中膠凝材料偏低的缺陷，提高混凝土抗離析、泌水能力。同時，石粉還可以調(diào)節(jié)膠凝材料級配，提高混凝土的密實性。但若機制砂中石粉含量過大也會使混凝土用水量增加，收縮增大，但這些不利影響可以通過調(diào)整配合比改善，不像泥粉危害至深、難以控制。

（二）顆粒粒形與級配

目前商混站使用的機制砂由機械破碎獲得，粒形多呈長方體、三角體或片狀，表面粗糙、多棱角。機制砂表面粗糙有利于提高水泥漿體與其粘結(jié)能力，但較大的比表面積和粗糙的表面使得用水量增加，為克服顆粒間摩擦力，提高流動性，骨料表面漿體厚度增加。

機制砂的級配也很不合理，一般表現(xiàn)為“兩頭大，中間小”，即＞2.36mm和＜0.15mm的顆粒偏多，特別是0.3mm～1.18mm的顆粒偏少，有時甚至出現(xiàn)某一粒級斷檔。部分機制砂粗顆粒太多，大于2.36mm顆粒超標嚴重，甚至累計篩余超過45%，<0.15的顆粒超過10%，而中間顆粒（0.30mm～1.18mm）偏少在30%左右。用這樣的機制砂拌制的混凝土拌合物和易性較差，甚至出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，而適量石粉的存在，則在一定程度上彌補了這一缺陷。

（三）機制砂配合比設計中存在的問題

（1）配合比設計

現(xiàn)在配制機制砂混凝土時，只是簡單地參照普通混凝土的配制方法，缺乏機制砂混凝土配合比設計理念，對配制機制砂混凝土中的一些敏感因素（如外加劑種類及摻量、礦物摻合料以及砂率、石粉含量等）及相互之間的關聯(lián)缺乏實質(zhì)性的研究。

（2）工作性能

機制砂與天然砂相比，機制砂有級配差、細度模數(shù)較大，表面粗糙、顆粒尖銳有棱角等特點，在加上機制砂的吸水性大于天然河砂，一般而言天然河砂飽和面干時含水量1%左右，而機制砂飽和面干時含水量接近2%，這都造成混凝土用水量偏高，坍落度損失大。骨料和水泥之間的粘結(jié)增加，使混凝土拌合物的阻力增大，機制砂混凝土工作性能差，流動性不良。在配制機制砂混凝土時，應適當提高砂率，增加用水量，以改善混凝土的工作性。

（四）機制砂混凝土配合比設計需要考慮的幾個問題

機制砂具有自身的特點，在配合比設計時應充分考慮其特點，有的放矢，調(diào)整傳統(tǒng)河砂配制混凝土思路優(yōu)化機制砂混凝土配合比。因此在配合比設計時做以下探索：

（1）機制砂中石粉不同于泥粉且含量較大，使得混凝土中粉狀級別材料從傳統(tǒng)的“水泥+礦粉+粉煤灰”等演變成“水泥+礦粉+粉煤灰+石粉”等，設計配合比時應將膠凝材料重新設計。機制砂中的石粉可以考慮替代部分礦物摻合料起填充作用，配合比設計時可以考慮部分替代粉煤灰。在實踐使用中應注意量的把握，取代量盡量不超過15kg/m3。

（2）機制砂細度模數(shù)偏高時，粒徑較大的部分在配合比設計時可以將其作為部分粗骨料考慮，調(diào)整粗骨料級配?？紤]到機制砂表面粗糙，級配不好，設計配合比時可以適當提高砂率3%～5%改善砂漿對粗骨料的包裹，減少“漿石分離”現(xiàn)象。

（3）石粉含量的偏多，配合比設計時其對外加劑的物理吸附也應有所考慮。此外，針對機制砂調(diào)整外加劑配方，如適當復配引氣劑改善和易性。

（4）機制砂表面粗糙，表面面積增加，造成用水量較河砂偏高增加5～8kg/m3,其優(yōu)良的粘結(jié)性能并不會使混凝土強度降低。