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摘要：目前，国内建筑行业的砌体工程所使用的砂大多仍为天然砂。天然砂是一种自然资源，来源包括海滨砂、湖砂、河砂、海砂及山砂等，虽然天然砂的采集工艺简单，应用广泛，但其形成时间过长，现有的总量有限，在历经了近几十年的大规模开采之后，今天的天然砂资源已不足以支持如此巨大的消耗速度，且其质量也在日益下降。因此，机制砂开始被应用于建筑砂浆领域。本文将结合我国机制砂的使用现状，对机制砂在建筑砂浆中的应用及性能进行了分析研究，旨在为建筑工程建设质量的提升提供参考依据。
关键词：建筑砂浆；机制砂；应用；性能
1、机制砂概述
机制砂是岩石、卵石或矿山尾矿，经除土处理，机械破碎、整形、筛分加工制成粒径小于4.75mm的颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。按粗细程度可以分为粗砂、中砂两种，细度模数宜控制在2.8～3.5之间。粒径在4.75～0.075mm之间，且小于0.075mm的石粉含量有一定的限制。粒级最好要连续且每一粒级要有一定的百分比，粒形最好呈立方体。
2、机制砂应用现状
机制砂相对于天然砂来说具有优势，由于其有害杂质少，清洁无泥，符合生态标准，且具有质地优良，成分稳定，级配良好等众多优点需求量年年增加，同时也可以通过生产工艺对细度模数进行控制，机制砂的生产可以按照用户的要求来组织生产。随着机制砂被广泛应用在各基础设施建设当中，机制砂不仅配制出了从C10~C100的普通混凝土，且用机制砂已配制出了高性能泵送混凝土，强度为C100的机制砂混凝土90d实际强度更高，在实际应用中它的强度为155MPa。在水利、水电工程当中，机制砂的应用最为成熟，像水利、水电工程要求相比于其它工程更高。对于机制砂的生产来说，它一般都是自产自用，一般应用在如三峡大坝二期、三期工程等大中型生产线，像三峡工程一般都采用花岗岩机制砂做细骨料，水电工程如龙滩水电站其细骨料采用石灰岩机制砂。除此之外，对于核电站工程这种大型工程来说，它也一般使用机制砂配制混凝土，因为混凝土的优良性：机制砂稳定性更好、可以控制。而核电站混凝土用量相对较大，且施工周期也较长，一般常使用的河砂的细度模数与含泥量难以保证它长时间的稳定性，使用机制砂可以对混凝土的质量进行控制。机制砂的使用在目前仍然处于起步阶段，在市政、工业、民用工程应用较少。
目前，国内就机制砂砂浆的研究较多，主要集中在矿物掺合料、聚丙烯纤维、石粉含量和机制砂种类对机制砂砂浆工作性能、力学性能、抗裂性能、耐久性能以及干缩性能的影响。而在国外，研究更多的集中在机制砂的破碎工艺、类型、水灰比、集灰比对机制砂砂浆耐久性能、力学性能和流动性的影响。砂是砂浆中用量最大的组分，其粗细程度和级配对砂浆性能影响显著。目前，就机制砂细度模数和级配对机制砂砂浆性能影响研究较少，而机制砂具有在生产过程中就可对其粗细程度及级配进行控制的优势，因此，有必要针对机制砂细度模数和级配对湿拌砂浆性能的影响进行试验研究。
3、机制砂级配对砂浆的性能影响分析
3.1实验方案
配制强度等级为M15的粉煤灰水泥砂浆，以机制砂不同比例掺量的混合砂作为集料进行砂浆试验。试验条件：环境温度为20℃±2℃，相对湿度为50%～60%。物理性能试验：砂浆的稠度、保水率试验方法按行业标准《建筑砂浆基本性能的试验方法标准》（JGJ/T702009）执行。试件成型：按行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2009）执行。抗压试验：按行业标准《建筑砂浆基本性能的试验方法标准》（JGJ/T70-2009）执行，采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件。
3.2有关砂浆保水率的变化
在砂浆试验中，混合砂成分变化后，粉煤灰水泥砂浆保水率的变化曲线如图1所示。试验结果表明，随着机制砂掺量的提高，砂浆保水率逐渐增大。这主要是由于机制砂中的石粉含量较天然砂多，随着机制砂掺量的增加，石粉含量也相应增加，而石粉的粒径较小，比表面积较大，能够吸附较多的水，因而促使砂浆的保水性变好，提高了砂浆的保水率。在机制砂掺量低于50%的时候，砂浆保水率的变化幅度较大，从82.6%提高到90%以上。之后继续加大机制砂掺量，砂浆保水率的变化不大，一直保持在90%以上，表明机制砂掺量在大于50%（石粉含量大于1.7%）的时候对粉煤灰水泥砂浆保水率的提升效果较好。
3.3有关砂浆稠度的变化
随着机制砂替代天然砂的比例增加，砂浆的稠度呈现逐渐下降趋势。这是因为机制砂中的石粉含量多，且其粒径小，掺入后导致混合砂的比表面积大于天然砂。所以，混合砂所需的表面润湿用水量较大，从而降低了新拌砂浆的流动性，导致砂浆的稠度变小。而该砂浆中有粉煤灰组分，粉煤灰因其颗粒结构能够起到“滚珠轴承”的作用，增大砂浆的流动性，所以在机制砂掺入量较小的情况下，砂浆稠度能保持在一个较高的水平。之后，随着机制砂掺量的增加，粉煤灰颗粒起到的效果逐渐降低，砂浆的稠度大幅减小。如图2。
3.4有关砂浆14d拉伸粘结强度的变化
加入不同掺量的机制砂，M15粉煤灰水泥砂浆呈现出不同的14d拉伸粘结强度。从图3分析得出，随着机制砂掺量的增加，砂浆的14d拉伸粘结强度逐渐变大。这是由于机制砂表面粗糙、颗粒棱角多，和水泥石界面的粘结力强于天然砂，从而促使掺机制砂的砂浆14d粘结强度明显大于天然砂砂浆。另一方面，掺有机制砂的砂浆中含有一定量的石粉，在成型后，这些石粉可以起到填充密实作用，也能给14d拉伸粘结强度带来一定的增幅。
4、机制砂的生产工艺及应该注意的问题
4.1生产机制砂的生产工艺
很多情况下，项目中采用已进场的10～20mm石灰岩碎石加工生产机制砂，生产工艺为将碎石通过进料斗输送到制砂机进行进一步细破，细碎后的颗粒被输送到振动筛进行筛分，达到粒度要求的颗粒被输送到洗砂机清洗，清洗次数由石粉含量的多少决定，循环清洗一次石粉含量约10%，清洗后由成品输送带输出即为成品机制砂，对未达到粒度要求的大颗粒从振动筛返回制砂机重新加工，形成闭路多次循环。
4.2生产机制砂时应该注意的问题
为了确保机制砂的质量，机制砂在投入使用前，应当严格做好机制砂各指标的检验工作，如石粉含量、颗粒级配、压碎值、泥块含量、细度模数、MB值等。于此同时，因为机制砂由岩石经检验、破碎、加工、配制、筛分制得，因此机制砂在生产过程中易产生质量波动。为了可以提高混凝土的使用性能，保证混凝土质量，应当严格控制机制砂的细度模数和石粉含量，将±0.2左右作为两者的变化范围。
结语：
综上所述，近年来我国优质的天然砂石骨料资源日益匮乏，应用机制砂替代天然砂已成为预拌混凝土行业可持续发展的一种趋势。机制砂的粒型、级配、细度模数、含泥量等指标与加工工艺有关，为更好地应用机制砂预拌混凝土，保证混凝土的质量，需要积极优化机制砂对砂浆的性能影响，使其发挥优势作用，得到不断推广。
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