随着大量建设的开展,一方面需要大量的混凝土,天然砂早已供不应求,不得不寻求新的细骨料来代替天然砂。另一方面,大规模的城市更新产生大量的建筑垃圾,对建筑垃圾的处理也是极为棘手的问题。因此,工程建设者尝试使用机制天然砂和机制再生砂来解决天然砂的短缺问题。机制天然砂和机制再生砂不同于天然砂的特性主要有组成成分、颗粒形状及表面粗糙程度、级配和石粉等,机制再生砂还有很高的吸水率。这些特性对混凝土性能均有较大影响。如何将这些特征参数化,并量化它们对混凝土性能的影响,是工程应用中的重要问题,因此,需要展开系统研究。本文主要研究机制砂颗粒形状和石粉含量对混凝土性能影响这两方面的内容。本文选取了圆度、半径比和纵横比三个参数来表征细骨料的颗粒形状。结果发现,细骨料2.36mm粒级的颗粒形状最具有代表性。随着圆度、半径比和纵横比的增大,混凝土的流动性变差而力学性能变好。不过在微观层面上,细骨料的颗粒形状对混凝土界面过渡区宽度无直接影响。实验表明,在三个颗粒形状参数中,半径比能够比较好地表征细骨料颗粒形状对混凝土性能的影响。鉴于前人侧重于研究石灰岩性机制砂而往往忽略其他岩性的现状,故本文选取花岗岩性机制砂作为研究对象。研究表明,花岗岩性机制砂石粉含量对混凝土的流动性、力学性能和耐久性的影响大抵呈抛物线关系,存在一个最佳石粉含量。对混凝土的流动性而言,石粉含量在5~10%范围内达到最优;对混凝土的力学性能而言,这个值在8~14%之间;对混凝土的动弹性模量而言,这个值在12~14%之间;对混凝土的抗渗性而言,这个值大约为6%。在花岗岩性石粉对水泥水化反应的影响的研究中得出,花岗岩性石粉在水泥水化最初几个小时内对水泥水化起到抑制作用,使得水化放热速率减慢,总的放热量减少;但是几个小时后开始对水泥水化起到促进作用,水化放热速率明显加快,48小时总的放热量增加。石灰岩性石粉对水泥水化反应的影响与之相反,是“先促进后抑制”。添加花岗岩性石粉后,硬化水泥浆体中没有新的物质生成,而添加石灰岩性石粉后会生成水化碳铝酸钙。因此可以断定:花岗岩性石粉是惰性填充料,不参与水泥水化反应;石灰岩性石粉具有活性,能够参与水泥水化反应,生成水化碳铝酸钙。