为研究机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响,使用数字图像处理技术(DIP)对砂颗粒形状进行了定量表征,设计试验测量了砂浆流变曲线并计算了砂浆屈服应力与表观黏度。结果表明,机制砂的长宽比(E)、宽高比(F)比天然河砂分别大14%、18%,说明机制砂棒状和片状程度高于天然河砂;砂浆流变曲线反映出砂颗粒形状不规则会导致砂浆流动阻力增大,在高体积分数下更为显著;根据Chateau模型拟合40%体积分数机制砂砂浆屈服应力是天然河砂的1.5倍;砂浆表观黏度分析发现,机制砂砂浆表观黏度大于天然河砂,在低剪切速率下尤其明显。

研究了铁尾矿砂取代率对机制砂混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:当铁尾矿砂取代率为40%时,混合砂的颗粒级配及细度模数与河砂相近,此时,混合砂混凝土的工作性和力学性能最优;随着铁尾矿砂取代率在一定范围内增加,混凝土的抗渗性能和抗氯离子侵蚀性能逐步提升。

采用石英质机制砂石粉,讨论了石粉含量对中低等级强度混凝土工作性和力学性能的影响规律,并选取三种不同岩性机制砂石粉,运用SEM、XRD等测试方法研究其对水泥水化产物及其微结构的影响。结果表明,石粉的掺入可明显改善混凝土的和易性及力学性能,混凝土强度等级越高,其石粉合理掺量应越小;石粉对水泥水化产物及其微观形貌影响较小;石粉含量变化引起细骨料(机制砂)级配优化作用是普通机制砂混凝土工作性和力学性能得到改善的主要原因。

用机制砂代替天然砂配制干混砂浆,可利用矿山尾矿作原料让尾矿石变废为宝,有效解决了尾矿环境污染问题;用机制砂中的石粉部分代替水泥不仅可以改善砂浆的性能,而且石粉部分替代水泥可以减少成本、节约资源。因此,研究石粉部分替代水泥对机制砂干混砂浆力学性能的影响具有重要的理论和经济价值。本文通过室内试验,研究了在不同替代率下石粉代替水泥对不同强度等级(M5,M10,M15,M30)的砌筑干混砂浆的7d和28d的抗压强度和抗折强度等力学性能的影响。试验结果表明,各强度等级的机制砂干混砂浆的7d和28d的抗压强度和抗折强度随石粉替代率的增加而降低,当替代率达到30%时,其抗压强度和抗折强度降低的最为明显。

介绍了机制砂的干、湿法生产工艺,试验研究了机制砂用在管桩混凝土中的可行性,并对该类混凝土配合比进行了优化。此外,结合工厂实际生产现状,讨论了机制砂在PHC管桩工程中的应用情况,并指出采用机制砂来生产PHC管桩具有较好的经济效益和社会效益。

使用机制砂替代一定量的河砂来制备管桩混凝土，根据不同机制砂性能参数对管桩混凝土性能的影响规律，提出了适合生产管桩混凝土生产使用的技术参数，并进行了离心试验。实验结果表明：当机制砂细度模数在3.5~4.0时混凝土工作性较好；机制砂中石粉含量越高，混凝土需水量越高，导致强度偏低，当机制砂石粉含量小于5%时，对混凝土强度没有太大的影响；机制砂中石粉化学成分对混凝土性能也有很大的影响，当CaO含量越高、SiO2含量越低时，对混凝土性能影响越小；机制砂可以改善混凝土集料的级配，对混凝土离心性能有明显的改善。

针对隧道二次衬砌混凝土对强度要求较低，对抗渗要求较高的情况，用低成本的含石粉机制砂，配制出了强度等级为C25，抗渗等级为P8的泵送混凝土。试验表明，机制砂中石粉含量为12％-14％时，配制出的混凝土强度较高；石粉含量为8％-16％时，能满足使用要求。

针对安徽省建筑用砂的特点,采用细河砂与机制砂混掺,配制C30高性能混凝土,通过正交试验优化混凝土配合比。试验结果表明,用60%的机制砂与40%的天然细砂作为细骨料,能够满足高性能混凝土的各项技术指标要求,与天然中砂相比,其力学性能和耐久性能更为理想。

研究了机制砂对新拌混凝土坍落度、扩展度、含气量以及抗压强度的影响,并探讨了聚羧酸高效减水剂和萘系减水剂在机制砂混凝土中的适用性。结果表明,机制砂的掺入会对混凝土的和易性产生一定影响,新拌混凝土的流动性变差,最多下降了25%。机制砂能够显著改善低强度混凝土的抗压强度。对于机制砂混凝土,萘系减水剂具有更好的适用性,相同配比下能够获得更好的和易性以及更高的抗压强度。

采用紧密填充技术确定了机制砂超高强高性能混凝土的胶凝材料体系各组分及机制砂复合比例,研究了水胶比、胶凝材料总量对机制砂超高强高性能混凝土工作性和抗压强度的影响。结果表明,选用优化后的复合材料体系,在普通原材料和搅拌工艺条件下可制备坍落度和扩展度分别为260mm和640mm以上,56d抗压强度高达143.2MPa的机制砂超高强高性能混凝土;提高水胶比和胶材总量可显著改善机制砂超高强高性能混凝土的工作性,但为了获得较好工作性同时兼具超高强度,其水灰比宜为0.17,胶凝材料总量宜为750kg/m^3。