目前，機制砂在很多建築領域都有應用，包括：航道、大壩、公路、機場、橋梁、電力、各種工業及商業建築、混凝土制品、砂漿制品、石膏制品等。機制砂的性能也會影響其所配制的混凝土的性能。

機制砂的主要性能參數包括顆粒形狀參數、級配、細度模數以及石粉含量、含泥量、壓碎值指标等，其中機制砂顆粒形狀參數又包括針片率、棱角性、球形度、粗糙度、尺寸等指标。這些參數決定了其在混凝土中的适用性。本文分享影響機制砂性能的幾個主要因素。

機制砂性能參數受很多因素影響，包括加載方式、破碎機類型、母岩特性、破碎比、篩分環節。

機制砂破碎機理是通過施加壓應力和剪應力引起岩石裂縫出現并擴展，當應力密度達到臨界值時裂縫出現。當壓力作用到岩石上時，與應力作用垂直的裂縫，在引力作用下裂縫閉合；應力繼續增加，微孔發生相對滑動，相對位移使微孔趾端産生拉應力，在拉應力作用下，裂縫沿着荷載方向擴展。相鄰裂縫之間的相互作用改變了應力場和原始裂縫的擴展路徑。

岩石破裂的基本模式有三種：(1)受拉破裂；(2)由于平面剪力作用引起的滑移；(3)由于平面剪力作用引起的撕裂。大多數情況下，岩石破裂是多種模式的混合。

機制砂生産過程中石粉的産生與填料堆積狀态和加載方式有關。其中填料堆積狀态載狀态分為單顆粒、松散堆積料、密集堆積三種：

• 單顆粒堆積狀态指僅有一顆待破碎岩石，對應于對單顆岩石進行破碎；
• 松散堆積料狀态指，有多顆填入料，各填入料之間接觸配對數較少；
• 密集堆積料狀态指有多顆填入料，且各填入料之間接觸緊密，接觸配對數多。

球形度随着顆粒尺寸的增大而增大，破碎比越大，球形度越小。填料在不同尺寸組分的顆粒性狀不同，破碎過程中随着破碎比增長，顆粒變的扁平和細長，而且對于擠壓式破碎機影響較大，而沖擊式破碎機影響較小。破碎機的速度也影響顆粒形狀。

我國幅員遼闊，用于生産機制砂的岩石資源分布廣而不均，機制砂的母岩有分布最廣泛的石灰岩以及花崗岩、砂岩、石英岩、流紋岩、玄武岩、閃長岩、片麻岩、輝綠岩、凝灰岩等多種。母岩的強度、礦物組成、岩石構造、化學成分各不相同，對機制砂破碎過程中的能耗、石粉含量、粒型有重要影響。裂縫的擴展與岩石的内部結構和岩粒的特性密切相關。

(1)密集的細粒度石灰岩，破壞時多為直線型針狀破裂，各裂紋很少相互作用，導緻爆破型破裂。

(2)大理石與石灰石礦物特性相似，但是顆粒較大，因而在剪切帶産生較大尺度的宏觀裂縫，而且由于方解石顆粒的塑性變形減小了裂縫趾端的應力集中，因而裂縫擴展受阻。因而，岩粒顆粒的細度及方解石的力學性能不同導緻了石灰石和大理石不同的開裂機理，很少為爆破型破裂。

(3)花崗岩由三種不同的成分組成，各成分之間存在界面。花崗岩的破碎與岩體内的微孔和裂縫有關，微孔指寬度和長度比大于1/10的孔隙，裂縫指寬度與長度比小于1/10的孔隙。裂縫比微孔危害要大，裂縫約占孔隙的15%～36%，裂縫長度約為無應力花崗岩範圍内岩粒尺寸的10%～20%，花崗岩中裂縫多出現在岩粒的邊界處，裂縫的出現多是由于内應力及溫度變化引起。各成分之間的剛度比有關。花崗岩中的雲母可以起到緩沖作用，減少破碎過程中的破損。

(4)玄武岩機制砂石粉含量是石英質機制砂的兩倍，而石粉産物的能耗是相同質量機制砂的10倍。

目前用于生産機制砂的破碎機種類繁多，主要分為兩大類：(1)沖擊式；(2)擠壓式。其中沖擊式破碎機将能量傳遞到顆粒上，然後顆粒将能量傳遞到腔壁或腔底消散。擠壓式破碎機原理是當顆粒被壓縮到一定程度開始破碎。

• 立軸沖擊破碎機是生産立方性的細、中細骨料的有效方法，但是這種破碎機，在20世紀80、90年代一度非常流行。但是此類機器往往用于破碎的最後一步，産品修型，由于前期生産中産生的骨料粒型無法令人滿意，這樣在此類機器使用過程中會産生大量尺寸小于4mm的粉末，情況嚴重還會在粗骨料表面形成石粉塗層。
• 棒磨機生産的機制砂級配良好，反擊式破碎機生産的機制砂級配良好但粒型較差，而沖擊式破碎機生産的機制砂級配不良但粒型較好。但是棒磨機存在産量低、運行成本高、人工勞動強度大等缺陷，不适合機制砂大規模生産。
• 圓錐破碎機主要的優點是産生的廢料少，缺點是在大部分組分尺寸下粒型差。而影響粒型的主要因素是閉合邊尺寸及進料尺寸。從理論上說，各種尺寸分布的進料都可以通過圓錐破碎機破碎成立方性顆粒。但實際上，由于最大擠壓力的存在，限制了破碎過程，阻礙了顆粒立方性的進程。為了使産品的立方性極可能好，應該使進料尺寸分布廣，細骨料進料盡可能少，因為細骨料降低了料層的孔隙率進而增加了能耗降低破碎比。
• 颚式破碎機适用于硬質岩的破碎，但對于軟質岩及粘性岩則不适用。

篩分環節對于機制砂性能參數的影響主要體現在産品級配上。篩孔尺寸的選擇直接影響機制砂的質量和生産量。篩網尺寸越大生産的機制砂細度模數越大，石粉含量越低；篩網尺寸越小生産的機制砂細度模數越小而石粉含量越大。振動篩的篩孔形狀、尺寸及篩面傾斜角大小是影響機制砂質量的關鍵參數；機制砂生産中有較大含量的石粉顆粒，且對級配要求較高，不宜選用長方形和圓形篩孔，一般采用正方形方孔篩。

機制砂性能參數受很多因素的影響，根據母岩特性、生産規模、場地條件合理的選擇破碎設備和生産工藝是生産機制砂質量的保證，決定了機制砂混凝土的性能，是配制優良機制砂混凝土的保證。

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