混凝土是现代土木工程中用量最大、用途最广的一种建筑材料，其中，砂同石子、水泥一样，是混凝土的重要组成部分。由于砂资源短缺，在我国很多地区都出现了乱采乱挖天然砂的情况，特别在这几年里，毁田挖砂、破坏河道挖砂的情况很普遍，这些行为不但破坏了有限的耕地、防洪堤坝，并引发了不少工程事故。天然砂这一自然资源在我国出现了逐渐减少、质量日益下降、价格成倍上涨的现象。因此，寻找新的混凝土用砂资源已经迫在眉睫，开发和使用机制砂已成为解决建筑用砂短缺的重要手段之一。

机制砂代替天然河砂不仅具有一定的经济性和适应性，还具有一定的环境效益和社会效益，而且由于机制砂生产不受气候、季节的影响，而且在生产工艺上还能得到有效控制。下面随贤集网小编一起来了解下什么是机制砂？机制砂的优缺点、性能、研究与应用现状。

一、什么是机制砂？

机制砂是砂（沙）的一种，主要是指通过机器破碎而形成的砂子。机制砂的原料是什么？一般而言，只要是硬度相当的石料就可以。准确来说当选用抗压强度满足要求的火成岩、变质岩、水成岩。当水利工程施工区多在野外，采用机制砂应首先考虑就地取材以节约成本，如果能结合石方开挖的弃渣则更好。用作加工机制砂的母岩，抗压强度应符合GB／T14685—2001《建筑用卵石、碎石》的规定，即饱和抗压强度：火成岩不应小于80MPa，变质岩不应小于60MPa，水成岩不应小于30MPa。

机制砂是相对于河沙等自然砂而言。自然沙主要是自然力量冲击而成，如河沙、海沙等。但受限于环境保护等原因，自然沙的成本越来越高，同时其利润越来越低，市场也越来越小。所以机制砂越来越受市场欢迎，市场份额也越来越高！

机制砂也就是人工砂，不是自然形成的砂，用这种砂浇筑的混凝土就是机制砂混凝土。

机制砂的优缺点

机制砂的优点

（1）工厂化生产，质量可以得到保证

工厂生产可以从选材、破碎等一系列的工艺流程上建立质量监控体系，生产条件好，砂的质量才能得到保障。

（2）砂的物理力学性能好

可以有意识的选择硬质岩石生产机制砂，避免采用软质、风化岩石，同时，含泥（块）量可以人工筛分控制。化学成份和母材、碎石一致，对混凝土没有负面作用，适合做高强混凝土。

（3）机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整

可以按照工程的需要，结合母材的特点及混凝土的要求，调整机制砂的细度模数与颗粒级配。调整的措施主要是通过破碎设备、工艺流程的选择来完成。

机制砂的缺点

（1）天然砂颗粒浑圆，表面光滑。

天然中砂细度模数一般为2.6～3.0，级配较好，对混凝土的工作性十分越有利。机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为3.0以上，与天然河砂相比，机制砂的颗粒级配稍差，大于2.5mm和小于0.08mm的颗粒偏多，导致混凝土的和易性较差，容易引起混凝土的外观质量缺陷。然而，机制砂的缺点可以通过选择合适的碎砂设备、合理利用砂中含石粉量、调整砂率，以及选用合适的外加剂等措施来克服。

（2）机制砂含有一定量的石粉。

石粉和泥的粒径虽然都是小于0.075mm，但是他们的成份不一样，细度相差也比较大。泥颗粒大多小于0.016mm，而石粉颗粒大都在0.016～0.075mm之间。泥吸附在砂的表面，妨碍砂与水泥的粘结；而适量的石粉却可填充在水泥、细砂的空隙之间，使机制砂混凝土的工作性增强。

机制砂混凝土的性能

硬化前混凝土的性能

机制砂混凝土硬化前的性能主要涉及到混凝土的稠度、和易性、可塑性、可加工性等方面，这些性能并不是孤立的，而是相互之间有一定的相互关联，是从不同的角度描述新拌混凝土的特性。其中，混凝土的和易性是十分重要的一个指标，它不仅表示混凝土浇灌成型的难易程度，也表示混凝土抵抗材料分层离析的能力。混凝土和易性的具体指标为坍落度。在水灰比相同的情况下，机制砂混凝土坍落度要比河砂混凝土的小，这主要是由于机制砂本身具有裂隙、空隙及孔洞，其有一部分颗粒为矿物颗粒集合体，这样就增大了砂子的比表面积，吸附了更多的水，导致混凝土的需水量增加，坍落度减小。

机制砂混凝土的力学性能

混凝土的力学性能指标包括抗拉强度、抗弯强度、抗压强度、弹性模量、粘结强度、疲劳强度、收缩徐变特性等。由于机制砂一般采用硬质岩石破碎，机制砂比天然砂的抗压强度更高。因此机制砂混凝土与天然砂混凝土相比，各项力学性能指标更高。当然，混凝土的强度、弹性模量等力学性能指标除了和砂的强度有关之外，还与其他因素有关，如机制砂中的石粉含量和混凝土配合比中的砂率等。

机制砂混凝土的耐久性能

混凝土的耐久性能是指混凝土在长期使用的过程中，具有抵抗冻融循环等气候条件、酸碱等物理化学侵蚀作用、受光热作用、流水冲蚀作用的能力。如果混凝土越密实，那么抗渗抗冻性越好。因为混凝土的抗渗性主要是和其孔隙有关。对于机制砂混凝土的抗冻融耐久性还缺乏系统的研究。综合已有的研究结果，可以发现机制砂在一定程度上改善了混凝土的工作性能，具有一定的微集料填充效果，各方面都优于中砂混凝土，机制砂和天然细砂混合配制出的混凝土抗渗性比中砂混凝土差。

机制砂的研究与应用现状

机制砂在我国混凝土结构工程实践中的应用还处在起步阶段，为了推广机制砂在混凝土特别是桥梁工程中高性能混凝土中的应用，还应开展深入、广泛的研究。

机制砂颗粒形状、颗粒级配的研究

机制砂的颗粒形状、颗粒级配对混凝土的和易性、强度、抗干缩性及耐磨等性能有影响。不同粒形的机制砂对混凝土的和易性影响比较大，片状颗粒拌制的混凝土和易性较差，最理想的粒形是近似于立方体颗粒。机制砂中要含有适量的石粉，不但可以提高混凝土的强度，还可以改善混凝土的和易性。

高效、优质制砂设备和制砂工艺的研究

凡是能经济有效地加工出小于5mm的合格粒度级配的机械加工设备都可以作为制砂机械。目前，圆锥破碎机、磨碎机械、锤式破碎机、反击式破碎机、辊式破碎机、笼型破碎机和立轴冲击式破碎机都可以用来制砂。中小企业使用颚式破碎机较多，生产工艺比较简单，产品质量参差不齐。混凝土用机制砂对砂的颗粒形状及级配有很高的要求。为了生产出符合要求的优质机制砂，需要从设备选择、工艺流程、质量控制等方面进行综合研究。随着我国基本建设的不断深入和环境保护的日益加强，自然砂的利用在很多方面都被限制。面对建筑业需要砂量的增加，自然资源已经不能再满足工程的需求，所以必须要在机制砂的利用上下功夫。如果机制砂使用取得成功，今后的施工组织将有可能发生转变，例如在围岩较好的隧道中施工，混凝土所需的碎石和机制砂就可以在掘进过程中得到解决。

机制砂混凝土搅拌设备的研究

搅拌设备也是影响混凝土质量的一个重要因素。机制砂混凝土的搅拌不宜采用小型搅拌设备。在施工之初，机制砂混凝土的搅拌是采用与自然砂混凝土搅拌的方法，结果不能满足工程的质量要求。特别是少量混凝土的搅拌，决不能使用非强制性混凝土搅拌设备，否则混凝土的外观质量难以保证。机制砂混凝土只有采用大型搅拌站或强制搅拌设备来搅拌，才能保证工程的质量。从而改善了混凝土的孔隙结构，增加了混凝土的密实度。

机制砂混凝土的应用须加强工程试验

机制砂混凝土的使用必须按要求合理设立工程试验室，以加强对混凝土的配比、和易性、抗渗、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、疲劳强度、收缩徐变、耐久性能等指标的及时监控，从而保证混凝土的质量。

目前，机制砂混凝土在施工实践中应用相对比较少，对这种混凝土的长期性能还缺乏深入的研究探讨。这些性能主要包括收缩徐变性能、抗冻性能以及抗渗性能等耐久性指标。在今后的工程施工中应该不断地加强研究，以完善机制砂混凝土的各种指标，使其在工程中得以广泛的应用。