建筑业的飞速发展需要越来越多的混凝土材料，而混凝土材料中的砂石骨料占混凝土质量的2/3，巨大数量的砂石消耗使得天然资源远远不能满足使用要求，尤其是天然砂资源，因此机制砂成为很多建筑砂的来源。机制砂中0.075mm以下的颗粒被称为石粉，而天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量被称为含泥量，两者有着本质的区别，石粉为机制砂破碎过程中的副产物，其物理化学性质与母岩性质相同，对混凝土性能的影响有利有弊。由于机制砂是由岩石破碎而成，在生产过程中难免带入部分山皮，导致机制砂中0.075mm以下颗粒中含有部分泥粉，它们多是天然砂在搬运过程中夹杂的尘屑、淤泥和粘土。泥粉的存在可引起混凝土需水量增加，减弱混凝土性能或更容易被风化，阻碍水泥与骨料胶结的充分发展，妨碍水泥的正常水化或与水泥中成分进行化学反应等负面影响。
GB/T14684—2011《建筑用砂》规定混凝土用机制砂需用亚甲蓝方法（MB值）检测机制砂中泥粉的含量，制定了严格的规定，但未给出解释。现代混凝土对砂石的要求越来越高，特别是高强和高性能混凝土对骨料的要求特别严格，砂的质量严重制约了高性能混凝土的发展，对机制砂MB值的研究有利于控制砂的质量，为混凝土的发展提供理论支持。1原材料
（1）水泥：采用磊达水泥厂生产的P·O42.5级水泥，其部分性能如表1所示。![]()
（2）粉煤灰：采用南通华锦粉煤灰开发有限公司生产的Ⅱ粉煤灰，其品质如表2所示。（3）矿粉：采用南通市恒固建材科技有限公司生产的S95粒化高炉矿渣粉（简称S95矿粉），品质如表3所示。（4）细集料：机制砂细度模数2.8，石粉含量4.3%，表观密度为2690kg/m3，机制砂的级配见图1。![]()
（5）粗集料：粗骨料采用南京六合产5～31.5mm连续级配碎石，其级配曲线见图2，其他性能指标如表4所示。（6）减水剂：江苏某公司生产的JM-10聚羧酸减水剂。
2实验结果及分析
通过石粉和泥粉对机制砂MB值的影响，机制砂MB值对混凝土力学性能、长期强度、弹性模量、收缩、抗冻性能的影响等几个方面进行了研究分析。![]()
为了研究泥粉对MB值的影响，实验时先将机制砂中石粉筛除，然后加入两种不同塑性（A、B）的泥粉，实验结果见表6和图4、5。![]()
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由图4和图5可以看出，泥粉的MB值与泥土的性质有关。相同泥粉含量时，机制砂的MB值与液限指数、塑限指数、液塑限指数的相关性的顺序为液限指数＞液塑限指数＞塑限指数。因此，可以认为机制砂中泥粉的液限指数决定着机制砂的MB值。通过以上的实验分析表明，机制砂中石粉和泥粉两者的性质不能等同，适当的石粉可以调节混凝土的性能，而泥粉则是有害物质。同时机制砂的MB值越大，对水的吸附性越强。主要研究机制砂MB值对低强度等级混凝土和高强度等级混凝土的强度的影响，见表7。![]()
低强度混凝土的具体配合比为：水泥260kg/m3，粉煤灰60kg/m3，矿粉65kg/m3，水160kg/m3，聚羧酸系JM-10型减水剂5.8kg/m3，碎石1045kg/m3，机制砂773kg/m3（包含石粉与泥粉的质量）。从表7可以看出，随着机制砂MB值的增加，低等级混凝土的强度都出现了一个先略增长再下降的趋势，7d强度和28d强度在MB值为1.05时出现了个最大值，但是随着MB值的继续增大，混凝土的抗压强度下降且7d下降的幅度要比28d的大。抗折强度也出现先增大后降低的趋势，在MB值为1.05时达到了最大值，随MB值的增大抗折强度的下降幅度更加明显。呈现这种趋势的原因可能是对于低强度等级混凝土而言,其水胶比较大，易于产生离析泌水，泌水在粗集料表面富集，形成薄弱的界面过渡区，降低混凝土的强度，而MB值的提高（泥粉的加入）改善了水泥浆体的保水性，降低了自由水在集料表面的富集，从而在一定程度上改善了混凝土界面过渡区，提高了混凝土强度；但另一方面，机制砂MB值（泥粉含量）的提高，影响了水泥的正常水化，降低了混凝土中水泥石的强度，且泥粉的增加，也导致了混凝土内部大量自由水被吸附，内部形成更多的微裂纹，这都导致混凝土强度的降低。机制砂MB值两种效应共同作用，导致低强混凝土随MB值增大，呈现先增大后降低的趋势，且当MB值达到一定程度时，其后一种作用更加显著，同时对于混凝土而言，混凝土内部裂缝对抗折强度劣化作用较抗压强度更显著，因此也就出现了随MB值提高折压比下降的现象。
高强度等级混凝土的具体配合比为：水泥440kg/m3，矿物掺合料60kg/m3，水160kg/m3，聚羧酸系JM-10型减水剂10kg/m3，石子1077kg/m3，机制砂718kg/m3（包含泥粉与石粉的质量）。![]()
由表8可以看出，机制砂MB值对高等级机制砂混凝土的早期抗压强度的影响较为显著，由于泥粉含量的增加导致混凝土早期抗压强度的下降，但对混凝土后期抗压强度没有明显的影响。机制砂MB值变化对水泥的抗折强度影响明显，混凝土抗折强度最高降低约15%，且抗折降低幅度略高于普通混凝土。对于高强机制砂混凝土而言，由于高强机制砂胶凝材料用量较高，水胶比较低，机制砂MB值提高混凝土保水作用，降低界面过渡区厚度的影响效应不明显，而泥粉阻碍水泥水化的效应则被较为明显的体现出来。为了研究机制砂MB值对混凝土长期强度的影响，对前述高等级强度混凝土进行了实验，28d后自然养护，其结果见表9和图6。![]()
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从上述图表可以看出，60d前，混凝土的强度略增长，60d后强度开始出现倒缩，MB值在1.5以后尤为明显，且倒缩幅度较大。分析其原因是长期自然养护的过程中，混凝土水分缺失，内部水化颗粒水化中止，所以强度略微增长，且随着MB值的增大，泥粉含量增加，导致混凝土在干燥过程中内部裂缝加剧，造成混凝土强度倒缩。为了对比研究机制砂MB值对混凝上静压弹性模量的影响，试验采用配合比为：水泥400kg/m3，粉煤灰60kg/m3，水160kg/m3，机制砂（包含石粉与泥粉的质量）720kg/m3，碎石1110kg/m3，外加剂JM-10型9.8kg/m3。实验结果见表10和图7。![]()
从图7可以看出，随着MB值的增大，混凝土的弹性模量出现先增大又降低的趋势，在MB值为1.05前，弹性模量略微增长，在1.05到1.85之间又略微下降，1.85之前总体变化幅度不大，但在2.2时急剧下降。这肯能是因为：在MB值为1.85之前，泥粉的含量不大，对混凝土的弹性模量影响不大，弹性模量是略微的增长和下降，但当MB值过了1.85以后，泥粉的含量提高了，阻碍了水泥的正常水化，降低了水泥石的强度，从而导致了混凝土弹性模量的降低。其混凝土的配合比前述高强度等级混凝土的配比，具体为水泥440kg/m3，矿物掺合料60kg/m3，水160kg/m3，聚羧酸系JM-10型减水剂10kg/m3，石子1077kg/m3，机制砂718kg/m3（包含泥粉与石粉的质量）。实验结果见表11和图8。![]()
由图8可以看出混凝土收缩率随着MB值的增大而增大，且早期收缩显著，这主要是因为高强机制砂混凝土水胶比较低，而泥粉的存在又吸附了大量的游离水，混凝土内部相对湿度进一步降低，致使高强混凝土的自收缩加剧，最终导致高强机制砂混凝土早期干缩及整体收缩加剧。实验配比仍为上述高强度等级混凝土的配比，本实验采用相对动弹模量来表征混凝土的抗冻性能，其实验结果见表12。![]()
从表12可以看出，在冻融循环100次以下时，机制砂MB值对混凝土相对动弹模量的影响并不显著，但当冻融循环达到150次时，MB值为1.85的混凝土的相对动弹模量首先出现大幅度降低，当冻融循环增加到200次时，几乎所有的混凝土都出现了相对动弹模量的显著降低，且MB值越大，降低幅度越大。对于混凝土出现这种趋势的原因分析认为：机制砂中泥粉为松散型，均匀分散于水泥石中，其疏松多孔的结构容纳了大量的毛细孔水，其毛细管壁的强度要低于正常水泥石毛细管壁，在经受多次反复的冻融循环后，含泥粉的毛细管壁被破坏，导致混凝土相对动弹模量降低。3结论
（1）机制砂中石粉含量对机制砂的MB值的影响不大，机制砂的MB值主要受机制砂中泥粉含量的影响，泥粉的液限指数决定着机制砂的MB值。（2）对于低强度等级混凝土而言，随着机制砂MB值的增大，混凝土的28d抗折强度、7d和28d的抗压强度均出现了先增大又降低的趋势，且都在MB值为1.05时出现了最大值。对于高强度等级的混凝土而言，随着机制砂MB值的增加，混凝土的早期抗压强度明显下降，但28d强度影响不显著，混凝土的抗折强度下降幅度较大，比低强度的幅度大。（3）机制砂MB值对混凝土长期强度的影响可总结为60d前，混凝土的强度略增长，60d后强度开始出现倒缩，MB值在1.5以后尤为明显，且倒缩幅度较大。（4）随着MB值的增大，混凝土的弹性模量出现先增大又降低的趋势，在MB值为1.05前，弹性模量略微增长，在1.05到1.85之间又略微下降，1.85之前总体变化幅度不大，但过了1.85后，泥粉含量的提高阻碍了水泥的正常水化，降低了水泥石的强度，从而导致了混凝土弹性模量的降低。（5）混凝土收缩率随着MB值的增大而增大，且早期收缩显著。（6）在冻融循环100次以下时，机制砂MB值对混凝土相对动弹模量的影响并不显著，但当冻融循环达到150次时，MB值为1.85的混凝土的相对动弹模量首先出现大幅度降低，当冻融循环增加到200次时，几乎所有的混凝土都出现了相对动弹模量的显著降低，且MB值越大，降低幅度越大。
