机制砂混凝土砂率一般是多少（用机制砂配制混凝土前）

随着基础建设日益发展，混凝土用砂需求量剧增，现有天然砂资源的储量及质量均难以满足我国基础设施建设的需求。机制砂应运而生。但是在机制砂配制混凝土时，很多人存在一定的误区。

根据GB/T14684—2011《建筑用砂》规定，机制砂（人工砂）不包括软质、风化的颗粒，而是指粒径不超过4.75mm，并且经过除土处理、机械破碎、筛分制成的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒。

机制砂目前的细度模数一般在2.6～3.6之间，属于中粗砂，含有一定量的石粉，不但颗粒级配不规则，而且表面粗糙，棱角尖锐。但是机制砂的颗粒和级配并不是固定的，影响因素有很多，比如各地生产矿源、加工设备、工艺等，但只要是符合规定的机制砂，技术指标都过关，就可以用在混凝土中。由机制砂本身的特点所决定，即使是跟级配和细度模数都一样的天然砂比较，甚至配比设计、其他材料成型养护条件都一样，用机制砂配置的混凝土的特点是：如保持坍落度不变，则需水量增加；坍落度减小，28d标准强度提高。如果在混凝土配比设计时按天然砂的规律，机制砂的需水量很大，而且和易性比较差，还容易产生泌水，最明显的是在水泥用量少的低强度等级混凝土中。

（1）机制砂对混凝土工作性能的影响

相比于天然砂，机制砂表面棱角多、表面粗糙，且有一定的石粉含量，通常机制砂混凝土的坍落度较小，可通过石粉含量的增加一定程度上改善混凝土的泌水性能和粘聚性能。石粉的这些功能在一些低等级混凝土的配制过程中尤为明显，但在高强高性能混凝土中，因为胶凝材料本身的用量较大，过大的石粉含量或者机制砂的级配差都会导致混凝土的工作性能变差。

（2）机制砂对混凝土力学性能的影响

机制砂混凝土的强度要高于河砂混凝土的强度。机制砂中的石粉在水泥水化中可起到晶核作用，其诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并且阻止了钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转化。机制砂中石粉的存在可以较明显改善混凝土的孔隙特征，进而改善水泥浆——骨料界面结构，并且混凝土晶相有不同程度的改变。

（3）机制砂对混凝土耐久性能的影响

由于机制砂本身的物理性质，表面粗糙，能够与浆体很好的粘结，增强了水泥石的密实性；机制砂中含有的较多的石粉可提高了混凝土整体的密实性，可增加水泥石与骨料界面的粘结；机制砂中的石粉能加快C3S的水化，并可与C3A、C4AF反应生成结晶水化物，提高了水泥石的孔隙结构，提高抗渗性能。

石粉的作用

长期以来，由于石粉和泥都是砂中粒径小于0.075mm的颗粒，在没有引入亚甲蓝试验方法以前，缺乏鉴定的依据。一般认为石粉是对混凝土有害的，因为缺乏科学的了解，人们都以为石粉不能加以利用。有的地方甚至不惜浪费时间、精力和钱财，想尽办法来除去砂中的石粉。其实，许多的国内外专家都认为，混凝土中加入适当的石粉是有好处的。

机制砂混凝土中的石粉的作用有三个，分别是：

①水化作用：有研究表明，水化早期形成的钙矾石会在后期向单硫型硫铝酸钙转化，这会降低水泥石的强度，但是加入含有碳酸钙的石粉，就可以有效解决这个问题；另外，石粉是以碳酸钙为主的，而碳酸钙可以和C3A发生水化反应，形成水化碳铝酸钙，从而提高了混凝土的强度。

②填充作用：石粉可以填充混凝土中的空隙，充当混凝土的填料，以此增加混凝土的密实度，从而起到惰性掺合料的作用。对于胶凝材料用量少、拌合物性能差的特点，只要使用中、低强度等级的机制砂混凝土，就可以得到有效的弥补。《山砂混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中对C50～C55强度等级的山砂混凝土（砂率37%～45%），提出石粉不能超过7%，这是因为石粉含量和胶凝材料的总量（混凝土的细粉含量）不能超过550kg/m³。（注：山砂属于机制砂的一种，《山砂混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中特指公称粒径小于5.00mm的，碳酸盐类岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的岩石颗粒。）

③保水增稠作用：机制混凝土中有石粉，可以降低混凝土拌合物离析和泌水的风险。因为石粉可以吸收混凝土中的用水，无形中增加了混凝土的单方用水量，所以石粉含量越高，混凝土的粘度就越大；另外，加入石粉也可以减少混凝土的收缩，补偿混凝土后期水化用水，因为，即使混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也会渐渐释放。

机制砂中石粉的主要成份为碳酸钙，但水化作用并不是无限的，也要受限于水泥的成份。如果石粉含量过高，不利于集料与水泥石的粘结，因为水泥石中或界面过渡区会出现游离态的石粉，从而降低混凝土性能。另外，石粉含量超过一定限值后，不利于混凝土的耐久性能，因为单方石粉承担的保水量明显减少，干缩明显变大。综合各种研究，一般C50以下混凝土石粉含量应控制在10%～15%，而C50以上混凝土石粉含量应该不超过10%。

泵送机制砂混凝土配合比设计

• 单方用水量

河砂由于自身的特性，颗粒比较光滑，自身的内摩擦力小，在混凝土中颗粒间绞合力较小，对水的需求量相对机制砂相对较小。而机制砂表面粗糙，棱角多，造成在混凝土中颗粒间绞合力较大。由于机制砂泵送混凝土黏度较河砂混凝土大，施工坍落度一般保持在180～220mm，其单方用水量一般在175～185kg/m³左右，这与河砂混凝土较低的用水量是截然不同的。在相同的坍落度时，如使用较低的用水量，必然导致外加剂超掺，从而导致机制砂混凝土流动性大，但粘性大，泵送性差，经常出现施工现场上加水来降低粘度，导致预拌混凝土的质量无法保证。因而，做机制砂配合比设计时，不能过度的追求使用外加剂降低机制砂混凝土的单方用水量，机制砂混凝土单方用水量应设计的比河砂混凝土略大。

• 砂率

一般而言，为提高产能，生产出的机制砂多为中粗砂，砂的细度模数一般在2.6～3.6，1.18mm以上的颗粒较多，较差的机制砂1.18mm以上的颗粒占到了50%～70%，砂中0.315mm的组分在8%～13%波动。我国多数工程实践表明，采用中砂适宜泵送，砂中通过0.315mm筛孔的数量对混凝土可泵性影响很大。日本泵送混凝土规程规定为10%～30%，美国混凝土协会推荐的细骨料级配曲线建议为20%；国内工程实践亦证明，此值过低输送管易堵塞，上海、北京、广州等地泵送混凝土施工经验表明，此值都在15%以上。JGJ/T10-95《混凝土泵送技术规程》规定，细骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》规定，通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%，有良好的连续粒级。但一般的砂场生产出的机制砂0.315mm略显不足，同时1.18mm以上的偏多，这对配制泵送的机制砂混凝土带来了一定的难题。

一般通常采用的方法是适当提高砂率，增加0.315mm的颗粒的数量，以保证机制砂混凝土的可泵性。然而，现在配制机制砂泵送混凝土也存在一个误区，认为砂率越大越好施工，C15～C30低标号混凝土砂率都已经达到了惊人的60%～70%。应该选择适宜的砂率，在做机制砂混凝土配合比设计时，如果砂率过大，虽然保住了工作性，但新拌混凝土的早期收缩就增加了，容易出现塑性开裂等问题，在夏季温度比较高的时候表现的更为明显。通常为保证机制砂混凝土的可泵性，同时保证配制混凝土的经济性，配制机制砂泵送混凝土一般要比河砂混凝土高5%～10%的砂率。

随着国家建设的蓬勃发展，河砂资源愈发紧缺，机制砂泵送混凝土应用将会越来越多。机制砂由于存在着规格不一、砂两头粗、中间级配少、表面粗糙、石粉含量偏高、需水量较大等缺陷，在混凝土配制技术上和河砂略有差异。因而在配制机制砂混凝土时，混凝土技术人员不能生搬硬套河砂混凝土配制的方法，对石粉的作用、单方用水量、砂率这三个可能走进的误区应加强认识，从而配制出经济性、工作性、耐久性良好的机制砂混凝土。