0引言
近年来，我国正处于基础设施建设深化阶段，国家加大了建设的规模和数量同时，也越来越注重环保和水土保持，且我国天然砂资源存储量逐年降低，过度开采使得很多地区都存在安全隐患。为此，机制砂的应用越来越广泛，但其制作工艺和配制技术对混凝土性能有着较大的影响，所以需要通过不同类型的机制砂级配进行混凝土性能试验，研究影响混凝土性能规律的特点，并做出相应的作用效应分析，为提高混凝土性能提供参考。
1试验与结果
1.1试验材料
依据工程的设计施工要求，本次试验中碎石为整形的石灰岩，采用两个级配进行掺配，其中一种直径为16~25mm，另一种直径为5~16mm，掺配过程中选择的是最大紧密密度，掺配比控制在了4∶6。砂子是由破碎石灰岩做成的机制砂，水泥为P.O42.5R等级，粉煤灰为Ⅰ级，聚羧酸高效减水剂掺量为0.8%，减水率为28%。
选用的等级为C50的混凝土配合比，坍落度控制在mm以上，试配强度控制在59.9MPa，最终通过对试验结果的优化，确定掺10%的粉煤灰，机制砂石粉含量控制在7.0%以下。试验过程中使用的配合比设计参数见表1。
1.2机制砂级配试验的类型和参数测试
本次试验是以二区砂的颗粒级配范围为基础进行的，一共进行了六种级配，分别为上限、中值、下限、上限至下限、下限至上限、不良，主要研究方向为这六种不同的机制砂级配类型对C50混凝土性能的影响和作用效应。根据不同的级配情况，做出了以下的试验内容：选用筛径在1.18mm以上的筛孔进行了第一试验组，选择了1.18mm以下的筛孔进行了第二试验组。六种级配类型的机制砂参数见表2。
从表2中可以看出本次试验中的六种机制砂类型，其细度是处于逐渐上升的状态，从细砂逐渐转变成了粗砂，其中第一种类型为细砂，第二种类型至第四种类型全部为中砂，到第五种和第六种类型时已变成粗砂。
从级配的范围可以分析出，除了第六种级配类型不属于正常的二区砂范围，其余均符合要求范围。第二种和第四种类型分别出现了倒S型和S型的特征，这种特征有利于骨架结构的稳定，更有助于悬浮结构的形成，第三种类型的级配属于连续级配，另外几种类型皆可视为不良级配。
1.3机制砂混凝土性能测试
依据上述的配合比数据，结合不同类型的机制砂级配，进行混凝土强度及性能测试的数据见表3。
2混凝土强度和性能试验数据分析
2.1机制砂物理性质的分析
根据上述试验的结果可以看出六种级配类型中，虽然细度处于逐渐上升的状态，但是表观密度以及不同情况下的空隙率均出现了下降-上升-下降的反复变化情况。这就表明细度与这三项参数之间并不存在直接的关系，仅作为表征砂粗细情况的指标细度，是无法反映出颗粒之间的级配情况，所以不能反映出机制砂的真实品质[4]。而且从六种级配类型所呈现出的不同特征可以看出，从第一种类型到第二种类型，细度和空隙率之间仍然存在差异，可以看出第一试验组中，1.18mm以上的颗粒组分增加，第二试验组则反之；在第二种类型到第四种类型中，两个试验组的组分都呈现出了减少的情况，但不同情况下的堆积空隙率和表观密度这两指标是呈现上升状态；在第四种类型到第六种类型中，第一试验组的组分处于增加状态，而第二试验组的组分处于下降状态。另外，级配类型中，第二试验组的组分较多，第一试验组的组分较少，所以反应出了当前的试验结果。这也表明，在试验过程中不同堆积情况下空隙率以及表观密度指标是由颗粒的级配决定的，在实际施工中，要根据施工的骨架特征及要求调整筛孔尺寸，保障颗粒级配，从而获取优质的机制砂。
2.2混凝土性能的分析
根据表3混凝土性能及强度测试表可以看出混凝土的扩展度和坍落度变化趋势，第一、五、六种类型属于不良级配，混凝土的和易性差是必然的；在第二、三、四种类型中，由于组分含量的控制较为合理，所以试验反应出的混凝土性能也比较优越，但在这几组级配类型中，缺乏2.36mm以上颗粒级配的第四种类型，坍落度与扩展度明显要低于另外两种类型，可以看出，颗粒的级配情况以及连续性是影响混凝土性能的重要因素。
2.3混凝土强度的分析
在各项材料配合比相同，机制砂级配不同的情况下，混凝土的强度也会呈现出明显的不同。其中，在级配不良的第一、五、六种类型中，混凝土的强度都低于正常值，在级配符合要求的第四种类型中，由于2.36mm以上筛档颗粒的缺失，强度明显偏低，而且在试配后不同龄期内，强度同比较低，在第二、三种类型2.36mm筛档颗粒按比例组成时，混凝土的强度有了明显的提升，第二种类型有利于骨架结构的稳定，其混凝土的强度最高。表明机制砂级配是混凝土强度的一个重要影响因素，且各个筛档颗粒比例也会影响混凝土强度。
3混凝土性能的作用效应分析
根据表2的试验参数可以看出六种级配类型中不同堆积情况下空隙率的大小关系，从这种关系中可以看出，混凝土的强度与空隙率的变化之间有着明显的关系，在结合两个试验组的组分情况进行分析，可以发现不同的级配类型可以在混凝土中实现双重作用效应。例如，第一试验组的组分情况就可以起到密实混凝土并填充碎石骨架之间间隙的作用；第二试验组的组分情况就可以起到支撑骨架以及均匀水泥浆的作用。在这双重作用效应下，混凝土的性能能够得到很好的改善。
通过试验结果可以分析出，在这样的配合比情况下进行混凝土试件受压测试，裂缝最先出现的位置应该是碎石与水泥石的连接面，随着受压压力的增加和作用，裂缝会向水泥石的层面延伸，这样在第一试验组情况下出现的将会是断裂破坏，水泥石在受压过程中会发挥加筋的作用。另外，在第一试验组，由于颗粒级配形成的骨架也有一定的作用，所以裂缝在延伸过程中可能会出现方向上的改变，这对混凝土的侧向变形也会产生影响，会与水泥石形成共同的受力面，共同承担压力，防止混凝土试件破坏，从而提升了混凝土的强度。因此，第一试验组的颗粒级配情况与形成的机制砂骨架结构，对于混凝土强度与性能的优化有着关键的作用。
4结束语
综上所述，为了能够满足施工中混凝土性能和强度的要求，通过试验的方式针对不同机制砂级配类型对混凝土性能的影响进行了分析，表明在机制砂各项试验参数中，细度是无法完全反映出机制砂品质的，需要通过内部重要指标的检测数据才能分析出机制砂级配对混凝土性能的影响和作用效应。结果表明，在第一试验组的试验情况下，根据施工要求将各个筛档累计筛余量合理控制在一定比例范围内，将会充分发挥机制砂提升混凝土强度和性能的作用。