混凝土組分中細(xì)骨料通常由河砂組成，但河砂屬于不可再生資源，建筑行業(yè)快速發(fā)展背景下部分區(qū)域新建建筑較多，對(duì)河砂需求極大，在此背景下容易出現(xiàn)河砂過度開采等問題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)河堤穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。因此需盡快采取措施替代混凝土細(xì)骨料中河砂，限制河砂用量，保障建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，部分建筑工程已經(jīng)開始收集隧道棄渣、工程挖方、建筑廢棄物中的廢料進(jìn)行破碎、篩分，用于替代部分河砂制備混凝土。機(jī)制砂制備過程中受處理工藝、機(jī)械設(shè)備等因素影響，最終產(chǎn)生的顆粒形態(tài)、表面光滑度之間都會(huì)存在一定差異，而不同比表面積機(jī)制砂制備混凝土?xí)r，對(duì)水泥漿體的需求量也有所不同，其中，機(jī)制砂比表面積過大，容易導(dǎo)致漿體需求量過大，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致混凝土早期收縮開裂等問題。業(yè)界學(xué)者針對(duì)機(jī)制砂混凝土的研究主要集中于機(jī)制砂混凝土制備過程中不同破碎方法、泥粉用量、石粉用量等引發(fā)的混凝土性能差異，但就機(jī)制砂比表面積對(duì)混凝土性能影響的研究相對(duì)較少。本文就當(dāng)前砂表面積的測(cè)試、計(jì)算方式開展分析，配置各組比表面積不同的河砂與機(jī)制砂，然后對(duì)各組砂所制成的混凝土拌和料落度、混凝土試件強(qiáng)度差異進(jìn)行討論，以期為類似工程實(shí)踐帶來啟發(fā)。

1、試驗(yàn)材料（1）水泥：采購(gòu)自當(dāng)?shù)啬乘鄰S，規(guī)格為P·O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。（2）減水劑：TW-4緩凝高效減水劑。（3）粉煤灰：等級(jí)為Ⅱ級(jí)。（4）河砂：取材自當(dāng)?shù)兀?xì)度模數(shù)為2.43，堆積密度和表觀密度分別為1605、2631kg/m2，篩分級(jí)配如表1所示。（5）機(jī)制砂：采購(gòu)自當(dāng)?shù)啬持粕皬S，細(xì)度模數(shù)為3.24，堆積密度和表觀密度分別為1684、2689kg/m2，篩分級(jí)配如表2所示。2、比表面積測(cè)試方法空氣流經(jīng)砂柱時(shí)，沙粒比表面積和砂柱密實(shí)度均會(huì)對(duì)空氣所受阻力產(chǎn)生影響，以此為基礎(chǔ)制定砂比表面積測(cè)試方法，經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)砂柱孔隙率及透氣率進(jìn)行測(cè)定，即砂比表面積通過計(jì)算獲得。對(duì)機(jī)制砂、河砂各篩分孔徑下比表面積的取值以該測(cè)試方法測(cè)定，所得結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3可知，無論是機(jī)制砂或河砂，其測(cè)試結(jié)果均符合集料粒徑與表面積關(guān)系，由此可通過式(1)計(jì)算沙粒比表面積Sw：Sw=a0Sw0+a1Sw1+a2Sw2+a3Sw3+a4Sw4+a5Sw5+a6Sw6（1）式中，a0～a6分別對(duì)應(yīng)篩孔0～4.75mm的分計(jì)篩余率（%），Sw0～Sw6分別對(duì)應(yīng)篩孔0～4.75mm各區(qū)間沙粒比表面積(cm2/g)。通過上述公式，計(jì)算河砂和機(jī)制砂的比表面積，其結(jié)果分別為73.89和67.67，該計(jì)算結(jié)果相對(duì)于表3中試驗(yàn)結(jié)果之間差距分別為2.14%和-4.63%?？梢娫摲椒ㄓ糜跍y(cè)試砂比表面積時(shí)具有良好可信度，可用于后續(xù)試驗(yàn)。3、混凝土配合比設(shè)計(jì)依托表3分別配置不同比表面積的機(jī)制砂和河砂各3組，各組集配狀態(tài)如表4所示。

采取上文比表面積測(cè)試法及對(duì)應(yīng)測(cè)試儀分別測(cè)試河砂和機(jī)制砂比表面積，所得結(jié)果如表5所示。其中，河砂1組和機(jī)制砂3組之間具有大致相同的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配曲線，但考慮到天然河砂長(zhǎng)期處于河水沖刷狀態(tài)下，表面光滑，而機(jī)制砂經(jīng)人工破碎處理后會(huì)導(dǎo)致表面平整度下降并產(chǎn)生大量針片顆粒，因此認(rèn)為機(jī)制砂3組具有更大比表面積。設(shè)計(jì)混凝土配合比如表6所示，分別取表4中各組砂集配制備混凝土試件。4、試驗(yàn)結(jié)果及分析依據(jù)GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)各組砂所配備的混凝土拌和料落度及混凝土試件28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，所得結(jié)果如圖1、圖2所示。

由圖1可知，混凝土拌和物落度隨所用砂比表面積提升而出現(xiàn)了明顯下降，可見，所用砂比表面積會(huì)對(duì)混凝土拌和料落度產(chǎn)生直觀影響?；炷涟韬臀餄{體可大致分為填充骨料、包裹骨料兩類，在排除骨料孔隙率和漿體體積等因素影響的基礎(chǔ)上，包裹骨料漿體會(huì)隨所用砂比表面積增加而降低，因而落度隨砂比表面積增加出現(xiàn)明顯降低。對(duì)比河砂1組和機(jī)制砂3組數(shù)據(jù)，兩組具有大致相同的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配曲線，但兩者比表面積之間應(yīng)存在一定差異?？紤]到天然河砂長(zhǎng)期處于河水沖刷狀態(tài)下，表面光滑，而機(jī)制砂經(jīng)人工破碎處理后會(huì)導(dǎo)致表面平整度下降并產(chǎn)生大量針片顆粒，因此認(rèn)為機(jī)制砂3組具有更大比表面積。根據(jù)圖2可知，砂比表面積的增減不會(huì)對(duì)混凝土28d抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響。原因在于混凝土強(qiáng)度性能主要由水灰比提供，而砂比表面積不會(huì)對(duì)水灰比產(chǎn)生明顯影響，因此，砂比表面積對(duì)骨料漿體厚度會(huì)產(chǎn)生直接影響，但是對(duì)混凝土強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響很小。

5、結(jié)論（1)采用本文的砂比表面積計(jì)算方法檢測(cè)砂比表面積時(shí)，檢測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果之間差距分別為2.14%和-4.63%，可見該測(cè)試方法及所設(shè)計(jì)測(cè)試儀用于測(cè)試砂比表面積時(shí)具有良好可信度。(2)天然河砂長(zhǎng)期處于河水沖刷狀態(tài)下，表面光滑，而機(jī)制砂經(jīng)人工破碎處理后會(huì)導(dǎo)致表面平整度下降并產(chǎn)生大量針片顆粒，因此，機(jī)制砂通常比表面積較高。(3)砂比表面積的增減變化會(huì)對(duì)混凝