砂石學苑 | 關于機制砂石及石粉的一些基礎知識
機制砂
manufactured sand
巖石、尾礦或工業廢渣經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75 mm的顆粒，但不包括軟質、風化的顆粒，俗稱人工砂。
石粉含量
fine content
機制砂中粒徑小于75μm的顆粒含量。
亞甲藍(MB)值
methylene blue value
用于判定機制砂中粒徑小于75μm顆粒的吸附性能的指標。
光滑的表面，粒形良好，吸水性相對較小。
如果細度、級配符合要求，則混凝土膠凝材料用量與單方用水量容易控制。
但如果級配不合理，且過細、含泥量多則影響混凝土強度與體積穩定性。
相對于河砂，粒形不夠圓滑，顆粒尖銳有棱角 。
表面粗糙，同樣砂率時表面積較大。
總體看吸水性大于河砂。
人工砂與河砂相比, 由于有一定數量的石粉, 使得人工砂混凝土的和易性得到改善。
適量的石粉可以起到填充作用，有利于機制砂混凝土強度提高，但不同強度等級機制砂混凝土對應最佳石粉含量不同 。
對于體積穩定性的影響研究結論不一致，這主要是因為機制砂的品種多樣。總體而言與對混凝土單位體積用水量的影響有關。對于混凝土開裂敏感性而言，具有一定量的石粉，對抗開裂有利。與保水性提高，抗滲性提高有關。
石粉也是小于75μm 的顆粒，但石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同，石粉與機制砂化學成分相同，適量石粉對混凝土是有益的?，F代混凝土設計理念強調骨料之間空隙最小，密實度最高。
不同種類石粉含量與MB值的關系
人工砂中石粉含量和MB值之間并沒有相關性，即決定人工砂MB值大小的不是其中石粉含量，主要和石粉的礦物成分有關。
硅質石粉比河卵石和鈣質石粉對人工砂MB值的影響更大。
人工砂MB值受細粉中SiO2和Al2O3含量的影響，即人工砂MB值與高嶺土類礦物含量有關系。
石粉的細度對其MB值沒有影響。
不同地區人工砂MB值不能完全反映出細粉的含量和礦物成分，要想限制人工砂中粘土類物質的含量需要用石粉含量和MB值兩個指標共同控制。
配制中低強度等級混凝土時很難解決強度富裕過大與工作性之間的矛盾, 人工砂中的石粉很好地解決了這個矛盾, 即在低水泥用量情況下, 配制出工作性符合要求的混凝土。
機制砂中含有的石粉,具有充填空隙、包裹砂粒表面、降低骨料間內阻力的作用,使混凝土容易振搗密實,從而提高混凝土的抗滲性和耐久性。混凝土的單位密度隨著石粉含量的增加而提高,其孔隙則隨著石粉含量的增加而降低。
當人工砂MB值≤0.5時，石粉中吸附性的粘土類物質很少，可以起到減水作用，用在混凝土中效果最好，可以用在C60及以上混凝土中。
0.5≤ MB ≤1.0時，人工砂中會含有少量的粘土類物質，對混凝土性能影響不明顯，還能改善混凝土的和易性，可用在C30～C55混凝土中。
1.0 ≤MB ≤1.4時，石粉中含有較多的粘土類物質，對混凝土用水量有一定的影響，但并不影響混凝土的質量，可以正常使用，用于C25及以下的混凝土中，還能避免低強度等級混凝土中膠凝材料用量較少和易性差的問題，使強度和耐久性達到保證。
MB>1.4時，石粉在粘土類物質含量很多，用于混凝土中對其工作性帶來很大的不利影響，影響強度和耐久性。
為什么一般情況下，用人工砂比天然砂混凝土水灰比放大0.05 后，配制的混凝土強度不但不降，反有提高？
有效水膠比 (water to binder ratio，w/b) ：混凝土中骨料飽和面干含水量以外的用水量與膠凝材料總量的質量比。
飽和面干試模和試驗
砂子含水的三種狀態
張裕民等人做過機制砂與天然砂的電鏡分析，觀察發現石灰石質人工砂與水泥水化凝膠間結合緊密，界面處無裂縫 。而天然砂與水泥水化界面多有裂縫，16 張照片中，有14 張界面有裂縫。有的寬度達1～2μm。
不同巖石種類機制砂性質相差很大，例如玄武巖吸水率就大于石灰巖。
即便同一巖石種類的機制砂，由于加工工藝不同，級配、粒形相差很大，可能表現出完全不同的混凝土性能。
關于細度模數，機制砂宜取2.6-3.0，不宜大于3.1。
關于級配建議在Ⅱ區為宜。空隙率宜控制在42%以下。
對于中低強度等級混凝土，硅質石粉可以控制在7%以下；鈣質石粉可以取10-15%，以控制水泥、粉煤灰、礦渣粉用量。
對于高等級混凝土, 硅質石粉含量宜嚴格控制, 如果是鈣質石粉含量可以控制在7-10%，對降低拌合物粘性具有顯著效果。
機制砂具有堿活性時，混凝土礦物摻合料占膠凝材料比例宜為粉煤灰摻量不低于30%；礦渣粉不低于40%。含氣量不低于4.0%。
機制砂宜采用據以飽和面干骨料的混凝土配合比設計方法。尤其是吸水率高的機制砂。
在可以滿足施工要求的前提下，盡可能控制坍落度，較小的坍落度，例如120-160mm，混凝土勻質性好，漿骨比低，體積穩定性好。
粗骨料采用兩級配或三級配分別計量投料，保證級配后的松堆空隙率不大于42%。
