在天然砂已经不能满足工程基础建设需求的大背景下，我国很多研究人员已经对机制砂的应用做了大量试验研究工作。沈卫国等对机制砂的粒形特征对混凝土性能的影响规律进行了探究，并对旨在通过降低胶凝材料用量来降低成本的生态自密实混凝土（Eco-SCC）进行研究，将抛填骨料工艺应用于机制砂自密实混凝土的配制。白健等研究了骨料堆叠率和砂率对自密实混凝土工作性及强度的影响。本文采用体积分析方法，采用等外机制砂制备了C50自密实混凝土，为偏远地区就地取材制备自密实混凝土以及自密实混凝土的推广应用探索了一条途径。
1原材料与试验方法
1.1原材料
水泥：华新牌P·O42.5级水泥，见表1。
粉煤灰：恩施公路局提供的Ⅱ级粉煤灰。
机制砂：为恩施当地自产石灰石机制砂，细度模数为3.2，压碎值18%，亚甲蓝MB值为2.55g/kg，表观密度为2700kg/m3，堆积密度为1702kg/m3，为等外机制砂。机制砂级配曲线见图1，机制砂水洗前后的表象见图2。
碎石：碎石取用石灰石碎石，按照粒径分为5～10mm和10～20mm两档，其密度分别为2730kg/m3、2700kg/m3，压碎值13%。
减水剂：减水剂选择武汉优博林聚羧酸高性能减水剂，具有极好的保坍性能与减水效果1.2试验方法。
1.2.1拌合物工作性能测试
目前，一般认为SCC的工作性能大致包括三方面：流动性；抗离析性能；间隙通过性。本文中采用以下方法进行流动性及间隙通过性测试：
（1）流动性测试：坍落扩展度实验；
（2）间隙通过性测试（包括J环实验）。
1.2.2混凝土硬化后性能测试
物理性能包含抗压强度、抗折强度参照规范（JTGE30-2005）《公路工程水泥混凝土试验规程》中所示试验规程进行。
1.3配合比设计
通过绝对体积法（JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》）对自密实混凝土配合比进行设计，设计过程中通过优化水胶比、砂率、粗集料体积率、矿物掺合料掺量、粗骨料级配来得到具有优异自密实工作性及强度满足C50标准要求的机制砂自密实混凝土。各设计混凝土配合比见表2～表6。
2试验结果与讨论
2.1水胶比对机制砂自密实混凝土性能影响
水胶比对自密实混凝土工作性和强度的影响见图3。拌混凝土的流变性介于弹性、黏性和塑性之间，符合Bingham线性模型，其工作性主要受屈服应力和塑性黏力的影响。在浆体体积固定时，水胶比在0.3～0.33时，浆体的屈服应力和塑性黏力降低，混凝土扩展度得到提高。当水胶比大于0.33时，浆体黏度过低，流动过程中骨料与浆体间相对位移增加，骨料间相互接触，产生较大接触应力，导致混凝土离析，骨料堆积，通过性变差。随着水胶比的增加，硬化后混凝土孔隙率增加，强度降低明显。
2.2砂体积率对机制砂自密实混凝土性能影响
由图1可知，所使用机制砂中颗粒粉料（粒型≤0.075mm）较高，由高亚甲蓝值可知其具有较高的黏土含量。泥粉颗粒多为松散多孔的层状结构，比表面积大，对拌合水和减水剂具有很强的吸附作用。从图4可知，随着砂体积率（砂与砂浆的体积比）的提高，砂浆中泥粉含量的增加，过多的泥粉导致减水剂减水效果下降，自由水含量下降，新拌混凝土黏度明显增加，工作性下降。
2.3粗集料体积分数对机制砂自密实混凝土性能的影响
从图5可知，砂浆黏聚性良好的情况下，粗骨料体积率在由0.35增加到0.36时，新拌混凝土的工作性无明显变化。但随着粗骨料体积率的进一步增加，砂浆体积率下降，流动过程中粗骨料间摩擦加剧，导致工作性下降明显。
2.4粉煤灰掺量对自密实混凝土工作性和强度的影响
从图6可知，当粉煤灰掺量由15%增加到20%时，混凝土的工作性上升，强度逐渐增大，超过20%，混凝土的工作性和强度开始下降。这说明，适量的高品质粉煤灰具有较高的细度和球度，可在新拌混凝土中发挥“滚珠效应”，同时与水泥颗粒形成良好的级配，降低需水量，改善工作性。同时粉煤灰的“填充效应”，可使混凝土结构更加致密，强度得到改善。
2.5粗骨料级配对机制砂自密实混凝土性能的影响
从图7可知，当粗骨料体积率一定，随着级配中石比例提高，新拌混凝土的工作性呈现先增后减的趋势。中石含量适当提高，可改善骨料级配，降低骨料比表面积，骨料间砂浆层厚度增加，从而改善工作性。但大粒径骨料在砂浆中沉降速度大，过多的中石加剧自密实混凝土的沉降，导致工作性下降。由图7b可知，在该范围内，粗骨料级配对自密实混凝土抗压强度无显著影响。
3结束语
（1）使用高MB值机制砂配制自密实混凝土时，砂率提高会使新拌混凝土扩展度下降，但适量砂率可使其和易性得到改善，通过性提高。本研究中推荐砂率为45%。
（2）高MB值机制砂中泥粉吸水性强，导致新拌混凝土工作性损失快，通过提高减水剂中保坍使坍落度损失变缓。
（3）通过优化水胶比、砂率、粗骨料体积率、粉煤灰掺量、粗骨料级配，可使用MB=2.55g/kg的机制砂配制扩展度640mm、J环扩展度595mm、28d强度59.8MPa的可泵送自密实混凝土。（来源：《新世纪水泥导报》2020.02）
