机制砂与天然砂的比较

机制砂，是人为地通过专门的生产设备、生产工艺将岩石破碎成砂粒形态的石屑，经检验应该满足机制砂技术检验标准的各项要求。显然，与在天然状态下形成的天然砂相比，机制砂是一种几何特性、物理化学特性以及使用特点都有一定差别的新型砂石料。机制砂是由机械破碎、筛分而成，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其中不包括软质岩和风化岩的颗粒，其中75um以下的颗粒划入石粉范围。机制砂的基本特性如下：
（1）颗粒形状：机制砂是机械破碎制成，表面粗糙，颗粒尖锐有棱角，粒形多呈三角体或方矩体(有些片状颗粒较多)，这对集料和水泥的粘结是有利的，但颗粒相互咬合，流动阻力大，因而对混凝土的和易性是不利的，易离析，尤其是强度等级低的机制砂混凝土有较大泌水率。但同时，机制砂颗粒间的咬合作用能够提高混凝土的抗折和抗拉强度，对混凝土的变形有限制作用。
（2）级配状况：机制砂级配不良，通常是两头多，中间少，从颗粒组成的角度分析，机制砂中小于0.15mm和大于2.36mm的颗粒较多，中间颗粒较少(特别是0.3mm～1.18mm)，有时在某一粒级还可能断档。总之，机制砂的级配基本上只符合天然砂I区或11区的技术要求，这样配制出来的混凝土易于离析泌水，对混凝土强度也有不利影响。
（3）粗细程度：一般机制砂细度模数在3.0～3.7范围，基本为中粗砂。若细度模数太小，则说明细颗粒较多，会增大混凝土用水量，降低强度，增大收缩；若细度模数太大，则粗颗粒较多，颗粒级配不合理，不利于混凝土的和易性。
（4）石粉含量：机制砂在生产过程中，不可避免地要产生一定量的石粉。适量的石粉对混凝土的配制是有利的，能弥补和易性差的缺陷。掺入适量的石粉，完善了集料的级配，增加了混凝土的密实度，改善了混凝土工作性，提高了强度，同时也增大了拌合物中固体粒子的总体比表面积，当工作性较好时，总体比表面积的增大也增加了对混凝土用水量的需求。
比较机制砂和天然砂，可以发现：相同之处在于两者都是粒径小于4.75mm的岩石颗粒（其中不包括软质岩、风化岩石的颗粒），不同之处主要是：
（1）从定义上看，机制砂是由机械破碎、筛分而成；而天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成。
（2）从颗粒级配和形貌上看，机制砂一般属于粗砂级配，外形富有棱角，均是新鲜界面，质地坚硬，含泥量小或没有，但粉末状的石粉较多；而天然砂细度模数一般不稳定，含泥量较多，并且外形经水蚀或风化而光圆。
（3）从使用上看，机制砂的来源主要是石灰石，而石灰石资源在我国大多数地区都广泛分布，因此机制砂比天然砂易于保证原材质量，不受地域和季节限制，可以就地取材，只要设备配置的得当、运行合理，产量大小随意控制。而天然砂则表现出很明显的地域局限性，真正优良的天然砂在全国范围内分布很少，总体上天然砂的质量难以满足一些较高强的结构混凝土设计的要求。在未来二十年内，高强混凝土（HPC）在今后的工程界将得到广泛的应用，说明了高强度混凝土与砂石料粒径之间的关系，可见，随着混凝土标号的提高，砂石料也相应地要求越来越细，对级配要求越来越高，所以从质量可控的角度来看，机制砂是比天然砂有很大优势的。
（4）从生产成本上看，在实际应用中，机制砂的综合成本仅相当于天然中砂的1/2左右。这是因为，天然中砂毕竟属于不可再生资源，其总量呈急剧下降之势。且一些河流因为采砂过量已经为水利工程的正常运行埋下了巨大的隐患，所以很多地方政府已经命令禁止或限制采砂。从市场供应上来说，现有的天然砂资源已经远远无法满足建设工程的需要，从而造成天然砂的综合造价陡增。据相关报道，在河南省襄城县丁营乡约15公里长的河段上，由于采砂导致的大小险工段有22处，按照河南省防汛抗旱指挥部的规定，沙河两