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机制砂和特细砂
人工砂颗粒由于具有棱角和表面较粗糙，因而拌制的混凝土和易性较差，可引起混凝土的较大泌水，但人工砂中通常含有石粉可以部分改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。但石粉含量超过一定的值时，混凝土的粘聚性增强，导致新拌混凝土的坍落度减小，工作性不好，所以应该对石粉含量进行必要的限制。
在相同的水胶比条件下，随着机制砂的亚甲蓝MB值的增大，混凝土坍落度和扩展度下降。对硬化混凝土的抗折强度与7 d抗压强度有明显降低作用，增加了混凝土各龄期收缩值，轻微降低了混凝土的抗氯离子渗透性，显著加快了混凝土的冻融破坏，不利于混凝土的高性能化。
有地区及周边缺少天然中粗砂，单纯使用特细砂配制，混凝土容易分层，施工部位出现厚厚的浮浆层，使硬化后的混凝土的微观结构不均匀。特别是厚大体积混凝土和竖向混凝土的施工，其浮砂厚度为200—500mm。不仅混凝土强度低，而且会导致混凝土出现严重的分层和裂缝，这无疑会严重影响混凝土结构强度和混凝土质量。因此，使用颗粒较粗的机制砂和特细砂混合、合理搭配，用于混凝土配制，具有极强的现实意义。
选用的机制砂的细度模数为2.78，枝江砂选用了细度模数分别为1.03、1.17、1.31、1.48的四种。
随着试验用枝江砂的细度模数的增大，混凝土拌合物的初始坍落度也随之增加。对于细骨料，砂的细度模数愈小，颗粒愈细，在相同用量下总表面积大，用以包裹其表面并填充砂子空隙的水泥浆需要量也愈多，单位用水量与水泥用量就愈大。
①在养护龄期相同的条件下，随着枝江砂细度模数的增大，混凝土的抗压强度也逐渐增加；②随着养护龄期增加，掺有不同细度模数的枝江砂的混凝土抗压强度逐渐增加。
由以上试验结果可以看出，砂的细度模数对所配制的混凝土性能影响较大。所以控制混凝土用砂的细度模数是设计配合比和施工现场保证混凝土工程质量的一个十分有效的途径。
选用的机制砂、枝江砂的细度模数分别为2.78、1.10。
试验采用C30等级的配合比，水泥用量为290 kg／m3，细骨料为693 kg／m3，碎石为1 120 kg／m3，粉煤灰掺量90 kg／m3，水的为175 kg／m3，外加剂的掺量为2.69％。
由表2可知，随着替代率的增大，机制砂混凝土的抗压强度呈现增大的趋势，但是7d的龄期以后替代率为50％的机制砂混凝土的抗压强度均大于其他替代率的混凝土的强度。这说明：机制砂与天然砂的比例存在着一个最佳掺量，在这个最佳掺量范围内，混凝土的拌合物不但具有良好的施工和易性，而且硬化后的混凝土具有较高的强度。
4—6％石粉含量可增加混凝土坍落度。在胶凝材料用量相同的条件下，不含石粉的机制砂和含有4％的石粉的机制砂配制C30混凝土进行对比试验。可以看出，砂中含有少量石粉，混凝土各龄期的抗压强度有所提高，抗拉强度、抗折强度等性能亦均略有提高，然而石粉含量超过一定比例，混凝土各龄期抗压强度则均略有降低。
试验所使用的砂为混合砂，即枝江砂和机制砂以固定比例混合使用。
矿粉为S95级磨细矿渣粉，比表面积4 530 cm2／g，掺量为胶凝材的2.0％。细骨料为枝江砂与机制砂的混合料，粗骨料为5—20 mm连续级配的碎石。
混凝土的坍落度随砂率变化的趋势是先随砂率的增大而逐渐增加，而后又降低，表明混凝土坍落度与砂率并不是一个简单的线性关系，是存在一个最佳值。
分析抗压强度试验结果可知，砂率对混凝土抗压强度的影响存在同样的变化趋势，在本实验条件下，最佳砂率值为35%左右。
从试验发现，砂率对混凝土的工作性、抗压强度均有不同程度的影响。其中混凝土的工作性受砂率的影响尤为显著，且存在最佳砂率值。五组试验均是使用相同水泥用量，在水泥浆含量不变的情况下，砂率过大会造成集料总表面积及隙率的增大，水泥浆将相对减少，造成混凝土拌合物的粘聚性增大流动度降低，如果砂率过小，在粗集料之间不能保证有足够的水泥砂浆也会降低混凝土拌合物的流动性，还易造成离析、流浆等现象。
总结
枝江砂的细度模数增大，在相同用水量和水泥用量的前提下，混凝土的初始坍落度会增大，硬化后的抗压强度也相应提高。用机制砂和枝江砂混合砂配制混凝土时，在本实验条件下，机制砂的掺量为50％时，混凝土的工作性和力学性能可以达到一个最佳状态。混凝土的抗压强度和初始坍落度随着砂率的增大先呈增大趋势，后又逐渐减小，因此在配制混凝土时存在一个最佳砂率，在本实验条件下，最佳砂率值为35％左右。
长江和淮河流域细砂告急
机制砂混合时代来临！
长江和淮河两大河流，过去建筑用砂主要来自这两大河流。随着开采量的增大，河砂质量日益下降，基本以细砂为主，但高性能混凝土对建筑用砂提出了越来越高的要求，细砂已不能满足工程需求，且随着环保力度的加大，禁采范围越来越广。混凝土长期以河砂为细骨料的安徽省不得不探求砂资源的可持续发展，机制砂引起了越来越广泛的关注和研究。
省内机制砂筛余0.315mm以下所占的比例较小，仅有10％左右，而天然细砂的粒径主要集中在0.315mm以下，与机制砂复合正好可填补0.315mm以下的累计筛余，使细骨料具有良好的级配。与此同时，天然砂可减小机制砂之间的内摩擦力，从而获得良好的施工性能，因此，混合砂混凝土的和易性和流动度接近天然中砂混凝土的，甚至工作性能更好。
混合砂混凝土28d抗压强度、抗折强度和劈裂强度均高于河砂混凝土，其中抗压强度提高12％，抗折强度提高10％，劈裂强度提高7％。这是因为：首先，机制砂表面结构优于天然河砂，其表面没有风化层，均是新鲜的岩面且棱角丰富，与水泥浆的咬合力增大；其次，机制砂中含泥量较小，机制砂中低强度的轻物质含量较河砂少；第三，机制砂中含有5％一15％左右的石粉，石粉弥补了机制砂中细颗粒偏少的缺陷，有效填充了细骨料间的孔隙，不但使混凝土中的毛细孔得到细化，孔隙率减小，混凝土更加密实，而且改善了水泥浆与骨料间的粘结，使机制砂混凝土的断裂能比同条件下河砂混凝土的断裂能大。同时，在中低强度等级混凝土中，石粉在水泥水化过程中起到一定的晶核作用，诱导水泥水化产物析晶，可加速水泥水化并参与水化物的形成[7]。因此，机制砂混凝土的抗压、抗折、劈裂强度均优于河砂混凝土。
混合砂混凝土的氯离子扩散系数为1.62x10-8cm2/s，河砂混凝土的氯离子扩散系数为1.81x10-8cm2/s，均可满足高性能混凝土氯离子扩散系数不大于300x10-14m2/s，（即3x10-8cm2/s）的要求，这表明C30混合砂混凝土和河砂混凝土具有较好的抗氯离子渗透性能。混合砂混凝土的氯离子扩散系数比河砂混凝土的降低了10.5％，说明混合砂混凝土的抗渗性能比相同细度模数的河砂混凝土抗渗性能好。这可能是机制砂等量取代河砂后，机制砂中的石粉起到了分散水泥粒子的作用，使水泥水化更加均匀、一致，生成的水泥石中有害的大孔减少，封闭的小孔增多，从而改善了混凝土的孔隙结构，降低了氯离子扩散系数，提高了抗渗性能，增强了抵抗外界侵蚀环境的破坏能力。
除早期（即1d、3d）河砂混凝土的干缩值低于混合砂混凝土外，7d以后河砂混凝土的干缩值都高于混合砂混凝土的。这可能是C30混凝土中胶凝材料用量较少，机制砂中的石粉含量相当于增加了浆体的体积，填补了混凝土骨料之间的空隙，使新拌混凝土的工作性随石粉含量的增加逐步改善，密实度提高，对干缩的抑制能力增强。
总结
1、利用正交试验对C30混合砂高性能混凝土配合比进行优化，试验结果表明：用60％的机制砂与40％的天然细砂作细骨料能配制出和易性、力学性能良好的高性能混凝土。
2、通过正交试验得出的混合砂混凝土最优配比与细度模数相同的河砂混凝土进行耐久性能试验，结果表明，机制砂混凝土的抗氯离子渗透性能和干缩性能均优于河砂混凝土，说明混合砂混凝土配合比进行合理优化后，其耐久性也优于河砂混凝土。
3、结合实际情况，省内中粗机制砂和天然细砂按合适比例混掺后可以替代河砂配制高性能混凝土，缓解省内建筑用砂矛盾，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。由于机制砂的生产不受气候、季节的影响，在生产工艺上能有效控制，因而其性能指标相对稳定，对混凝土拌合物性能、力学性能及耐久性能都有明显改善，有利于提高建筑工程的质量。
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