细度模数的影响

机制砂的细度模数与石粉含量是相关联的，一般生产过程中控制的机制砂细度模数越小，产生的石粉含量越高。为了降低石粉含量，机制砂的细度模数一般偏大，并且级配不良，通常是两头多中间少，即粗颗粒(2.36mm以上)和细颗粒(0.15mm以下)较多，但是中间颗粒(尤其是1.18-0.3mm之间的颗粒)较少，导致配制的混凝土易于离析，对混凝土的强度也有不利影响。

在水灰比0.42，砂率35%，机制砂石粉含量7%，水泥360kg/m3的配合比下，在机制砂原砂中分别掺入适量大于1.18mm和小于1.18mm机制砂颗粒，调整细度模数在2.2~3.4范围内变化，随机制砂细度模数降低，适量增加外加剂掺量以保证混凝土坍落度在30~50mm之间，研究了机制砂细度模数对混凝土强度和耐磨性的影响。

随着细度模数的降低，机制砂混凝土抗压强度呈弱递增趋势，但混凝土磨损量大幅度增加。混凝土的耐磨性不仅与其强度有关，还与集料粒径有关。首先，粗的集料比细的集料耐磨，粗的集料有大的表面积，浆体作用其上的握裹力大，磨损过程中相对不容易脱落；其中，随着粗的集料数量增多，包裹骨料形成的界面会减少，而界面耐磨性比骨料差，在界面粘结强度偏差不是很大的范围内，细度模数对混凝土耐磨性的影响起主导地位，细度模数越大，耐磨性越好。

石粉含量的影响

机制砂富含石粉是有别于河砂的更重要特性。石粉含量的多少将直接影响到新拌机制砂混凝土的和易性，硬化机制砂混凝土的孔结构和界面结构。

在水灰比0.42，砂率35%，水泥用量360kg/m3，的配合比下，调整机制砂中的石粉含量由4.3%递增至20%，按水泥和石粉总量的0.35%掺入减水剂保证混凝土坍落度在30mm~50mm之间，研究了石粉含量对机制砂路面水泥混凝土强度和耐磨性的影响。

随着石粉含量的增大，机制砂混凝土的抗压强度呈先增大、后减小趋势，石粉10%含量时抗压强度达到极大值；抗折强度随石粉含量增大逐步增大，石粉含量大于10%时增量趋小。同时，随着石粉掺量的增加，混凝土磨损量减小，掺量大于10%时，磨损量的减小趋缓。分析原因可能是:石粉主要是由30~75μm的颗粒组成，石粉含量在一定范围内可以完善集料的级配，起到润滑和填充作用，改善混凝土的粘聚性和保水性，增加混凝土的密实度，显著改善磨损区域的孔结构，同时石粉微水化效应生成单碳铝酸钙和三碳铝酸钙增加了体系的水化凝胶量，增强了界面的粘结力。孔结构和界面结构的优化直接导致了混凝土强度和耐磨性的改观；当石粉超过一定的含量，部分石粉处于游离态，阻隔水泥浆体与集料的界面粘结，对混凝土性能产生不利影响。

岩性的影响

基于耐磨性的考虑，规定特重、重交通高速公路、一级公路混凝土路面用砂中硅质砂和石英砂的含量不应低于25%。对此，对比研究了石灰岩、花岗岩、石英岩、玄武岩四种岩性的机制砂对混凝土耐磨性的影响，并与河砂混凝土进行了比较。试验用混凝土水灰比0.42，砂率0.35，水泥360kg/m3，外加剂掺量0.3%。为屏蔽细度模数与石粉含量的影响，调整四种机制砂和河砂的级配基本相同，细度模数在3.0左右，石粉含量7%。

随着集料尺寸的减小，表面粗糙度对混凝土行为的影响越来越明显。集料表面越粗糙，集料之间的啮合越好，浆体与集料之间的粘结力越强，混凝土抗压强度越高。另一方面，集料表面粗糙度大，颗粒流动阻力的增加会降低混凝土的流动性。从混凝土的坍落度与强度结果来看，随细集料粗糙度增大，混凝土抗压强度逐步增加，抗折强度基本呈递增趋势，坍落度减小，河砂则是因为含泥量过大而造成坍落度偏小。因为细集料表面越粗糙，棱角性越大，细集料与细集料之间，细集料与粗集料之间啮合越好，细集料与浆体之间的粘结力越强。这里涉及到一个内摩擦力的问题，表面越粗糙内摩擦力越大，各个界面之间粘结力越强，同时棱角性越大，集料之间的嵌锁效应越明显。而与界面粘结和集料嵌锁效应相关更大的是混凝土的抗压强度，所以细集料粗糙度越大，混凝土抗压强度越高。

细集料的压碎值与混凝土抗压强度之间没有明显的相关性，而对抗折强度有一定影响。压碎值较小的石英岩和玄武岩配制的混凝土抗折强度值较大，压碎值较大的花岗岩和石灰岩配制的混凝土抗折强度值较小，河砂压碎值更大，配制的混凝土抗折强度值更小。
混凝土耐磨性与细集料粗糙度关系不如与压碎值的关系显著，混凝土的耐磨性基本上是随压碎值增大而呈降低趋势，因为混凝土磨损过程中细集料也参与其中，细集料压碎值越大，颗粒强度越低，则越不耐磨。因此，混凝土耐磨性与其抗折强度的相关性比抗压强度更大，压碎值偏大对混凝土的抗折强度与耐磨性均是不利的。这里面涉及到的可能是耐磨与抗折一样，不但与混凝土中浆体与集料之间的界面粘结性、混凝土的密实度，混凝土中集料之间的机械啮合有关，还与混凝土中集料本身的力学性能有关，涉及到混凝土这种复合材料各组分、各要素的协调性一致性。

耐磨性结果表明，在5种细集料中，石灰岩机制砂的Si02含量更小，但配制的混凝土耐磨性却不是更低的；而Si02含量更大的石英岩机制砂与河砂:河砂由于压碎值大和粗糙度低从而配制的混凝土耐磨性更差，石英岩机制砂虽然压碎值更低，但由于表面粗糙度偏小，集料之间的啮合力偏弱，集料和浆体之间的粘结强度偏低，配制的混凝土耐磨性还是次于花岗岩和玄武岩机制砂混凝土。这说明细集料对混凝土的耐磨性的影响，除与硅质砂或者石英砂的含量有关外，还与集料粗糙度、集料压碎值以及本身耐磨性等因素有关，是集料特性的综合结果。混凝土的耐磨性并不能完全由硅质砂或者石英砂的含量来决定。

在混凝土体系中，细集料的粗糙度和压碎值是影响其性能的两个重要因素。粗糙度涉及到集料之间的啮合，浆体与集料之间的粘结；压碎值涉及到集料的强度，参与到混凝土的磨损过程中。粗糙度越大，混凝土中集料之间啮合越好，集料与浆体之间界面粘结越强；压碎值越小，细集料强度越大，都有利于混凝土的耐磨性。由此可见，由于机制砂天然的粗糙、多棱角特性，只要满足一定的压碎值要求，即使采用Si02含量很低的石灰岩机制砂，完全可以配制出与河砂混凝土相当甚至优越的耐磨路面水泥混凝土。