用机制砂配制混凝土的方法
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。一般认为石粉是对商品混凝土有害的，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，商品混凝土中加入适当的石粉是有好处的。
一、石粉的作用
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，从而提高了商品混凝土的强度。
2.填充作用
石粉可以填充商品混凝土中的空隙，充当商品混凝土的填料，以此增加商品混凝土的密实度，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商品混凝土，就可以得到有效的弥补。
《山砂商品混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中对C50～C55强度等级的山砂商品混凝土（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（商品混凝土的细粉含量）不能超过550kg/m3。（注：山砂属于机制砂的一种，《山砂商品混凝土技术规程》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.保水增稠功能
机制商品混凝土中有石粉，可以降低商品混凝土拌合物离析和泌水的风险。因为石粉可以吸收商品混凝土中的用水，无形中增加了商品混凝土的单方用水量，所以石粉含量越高，商品混凝土的粘度就越大；
另外，加入石粉也可以减少商品混凝土的收缩，补偿商品混凝土后期水化用水，因为，即使商品混凝土硬化了，以前被石粉吸收的水分也会渐渐释放。石粉含量应该适量。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，从而降低商品混凝土性能。另外，石粉含量超过一定限值后，不利于商品混凝土的耐久性能，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以下商品混凝土石粉含量应控制在10%～15%，而C50以上商品混凝土石粉含量应该不超过10%。
二、配合比设计
1.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，在商品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，造成在商品混凝土中颗粒间绞合力较大。由于机制砂泵送商品混凝土黏度较河砂商品混凝土大，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，这与河砂商品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，从而导致机制砂商品混凝土流动性大，但粘性大，泵送性差，经常出现施工现场上加水来降低粘度，导致预拌商品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商品混凝土的单方用水量，机制砂商品混凝土单方用水量应设计的比河砂商品混凝土略大。
2.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筛孔的数量对商品混凝土可泵性影响很大。
日本泵送商品混凝土规程规定为10%～30%，美国商品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、广州等地泵送商品混凝土施工经验表明，此值都在15%以上。JGJ/T10-95《商品混凝土泵送技术规程》规定，细骨料应符合《普通商品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商品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，以保证机制砂商品混凝土的可泵性。
然而，现在配制机制砂泵送商品混凝土也存在一个误区，认为砂率越大越好施工，C15～C30低标号商品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，在做机制砂商品混凝土配合比设计时，如果砂率过大，虽然保住了工作性，但新拌商品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。
通常为保证机制砂商品混凝土的可泵性，同时保证配制商品混凝土的经济性，配制机制砂泵送商品混凝土一般要比河砂商品混凝土高5%～10%的砂率。
3.细度模数与流动性
对于各强度等级的混凝土，随着机制砂细度模数的减小，含粉量的增加，混凝土外加剂掺量显著增加，拌合物的坍落度、坍落扩展度均降低。理论上说，在胶凝材料用量和砂率不变的情况下，机制砂的细度模数减小，含粉量增加，则新拌混凝土的流动性下降，黏度增大，混凝土的强度降低。
其原因是微细颗粒越多，表面积越大，随着含粉量的增加，包裹粉体所需的水量增加，导致在固定用水量的条件下混凝土的黏滞性增加，从而混凝土的流动性降低。
4.对于C20
对于C20混凝土，采用细度模数大的机制砂配制的混凝土包裹性很差，浆体的黏度低，同时对外加剂的掺量非常敏感，外加剂稍过量混凝土便离析扒底。含粉量低的机制砂配制的混凝土包裹性一般，浆体黏度适中，对外加剂掺量不敏感。
因此，从拌合物的和易性来评估，C20混凝土宜采用细度模数小、含粉量高的A机制砂配制，这样包裹性良好，流动性不差，浆体会稍黏。
5.对于C50
对于C50混凝土，由于胶凝材料用量大，采用含粉量高，亚甲蓝值大的机制砂，会导致细粉对外加剂的吸附量相应增大，尽管外加剂掺量高达4.32%，初始坍落度仅210mm，且1h后坍落度和扩展度均损失很大
因此对于高强度等级混凝土，应选用细度模数较大、含粉量低、亚甲蓝值小的机制砂配制。
三、配合比水泥、外加剂、级别的优选
机制砂混凝土的配合比设计方法与河沙混凝土并没有本质的不同，机制砂混凝土的试配强度、水胶比、单位用水量、水泥用量均可先参照河沙混凝土的配合比设计方法，然后经实验室调整确定，考虑到机制砂的特性，应该注意以下几个方面：
1.水泥的优选
机制砂混凝土所用的水泥不得掺用石灰石作混合材料
2.外加剂的优选
机制砂混凝土的配制宜掺用减水剂。外加剂宜选择减水率高、坍落度损失小、适量引气、低收缩率比的高效减水剂。外加剂的掺量应该按照机制砂中石粉含量的高低酌情增减；一般石粉含量在10%以内不会显著影响外加剂的用量。
3.机制砂的级别
机制砂的几倍根据混凝土设计强度等级选择，宜优先选用中粗砂，细度模数在2.5-3.9.机制砂石粉含量限值的控制指标：按混凝土强度等级的高低相应控制为5%、7%、10%
四、配合比设计参数选取
机制砂混凝土水灰比的确定：仍然基于天然砂鲍罗米公式计算。选取"最大水灰比"和"最小水泥用量"完全出于工作性考虑时，应代之以"最大水粉比"和"最小粉料用量"的概念
机制砂混凝土单位用水量的选择：任然基于天然砂沪宁图根据坍落度要求确定用水量，但应考虑减水剂的需求。不掺减水剂下，机制砂中的石粉含量增加使混凝土流动性降低，要保持相同的坍落度，则混凝土的用水量增加。若惨有减水剂，则石粉对机制砂混凝土工作性的影响，有最佳石粉含量范围，为7%-10%
机制砂混凝土合理砂率的选择：不仅要考虑细度模数，还要注意机制砂石粉含量的增加将使合理砂率降低。机制砂混凝土的砂率一般较天然砂混凝土高3%-6%，宜按照"五点法"通过实验进行砂率优选，即在砂率范围35%-43%。范围内每间隔2%选取一个砂率进行拌和物和易性试验，以和易性达到最佳为合理砂率。在保证拌和物粘聚性良好的前提下，应尽可能选取较小的砂率，以保证混凝土的弹性模量和干燥收缩。
机制砂的表观密度一般较天然的河沙大，导致容重高，因此在采用假定容重法进行配合比计算时，机制砂混凝土的假定容重应控制约比相应的天然河沙混凝土高30-40kg/m³。
机制砂配制混凝土时，矿渣粉、粉煤灰等掺合料的掺用可不考虑石粉含量的高低，并且机制砂中的石粉可替代煤灰作掺合料使用，其掺量可在胶凝材料质量的10%-20%范围通过试验确定。
五、配合比设计注意事项
机制砂配制对抗冻性有较高要求的混凝土时，应充分考虑机制砂品质的影响，可通过掺入适量引气剂提高机制砂普通混凝土的抗冻性。
机制砂混凝土的工作性对用水量的改变和砂率的变化比较敏感。一旦机制砂级配不良、砂率选择不当、用水量偏高、外加剂过量，则容易造成机制砂混凝土在出机卸料过程中离析、振后泌水，在配合比设计和调整时应该充分考虑到这一点。
机制砂配制预应力高强混凝土时，应考虑机制砂及石粉含量对混凝土弹性模量、收缩徐变的影响。
六、关于用机制砂配制混凝土的力学结论
采用细度模数为2.5、含粉量为23%、亚甲蓝值为4.2的A机制砂配制的C20混凝土强度比细度模数为3.2，含粉量为12%、亚甲蓝值为0.8的B机制砂配制的C20混凝土28d强度高16.9%。
分析其原因主要是C20混凝土胶凝材料用量较低，当细骨料的细度模数较大时，粗、细骨料所构成骨架的孔隙率较大，当水泥浆体不能充分填充这些空隙时，容易在硬化后的混凝土中形成对强度不力的有害孔隙。
对于C50混凝土，采用细度模数大、含粉量低的机制砂，混凝土7d和28d强度均最高。用细度模数小、含粉量高的机制砂配制的混凝土强度不能达到C50混凝土的设计强度。这是由于高强度混凝土胶凝材料用量大，浆体足以充分填充粗、细骨料堆积形成的空隙，同时由于含粉量低、亚甲蓝值低，含粉量低机制砂对水和外加剂的吸附较少，混凝土拌合物的和易性优良。
而含粉量高、亚甲蓝值也高的机制砂需要吸附大量的外加剂和自由水，这些细粉颗粒不具有水化活性，水分挥发后在其周围形成了孔隙，使混凝土孔隙率增大，同时这些孔隙与周围孔隙连通的几率也增加了，最终影响硬化后混凝土的强度。
七、制砂设备、工艺流程
大型水电工程通常选用棒磨机，湿法生产
优点：颗粒级配优良、稳定，粒型方正，石粉含量便于控制
缺点：耗水量大（2-4m³水/m³砂），洗粉量大（一般10%-20%），浪费污染严重。
中小规模砂厂，宜选用冲击式破碎机，干法生产
优点：破碎比高、产量大、能耗低，产品级配、粒型好。
缺点：石粉含量不易控制，波动较大。
干法生产工艺见下图：
生产工艺流程见下图
只要充分掌握机制砂配制混凝土的特点、方法，扬长避短，控制好机制砂的质量标准，合理设计机制砂混凝土的配合比，机制砂混凝土在许多性能方面将优于天然砂混凝土，可在山区高速公路建设中发挥更大、更广的作用。