石粉是岩石破碎制砂过程中形成的重要组分之一,其含量高低直接影响着机制砂的材料特性及其砂浆和混凝土的性能。为此,本文依托贵州省荔榕高速公路建设工程,开展石粉对机制砂及其砂浆和混凝土性能影响研究,以期揭示石粉在机制砂混凝土体系中的作用机理,从而促进机制砂替代天然砂的推广应用。(1)对比分析了机制砂与天然砂材料特性的差异,并测试了石粉含量对机制砂材料特性的影响。结果表明,依托工程机制砂石粉含量均在10%以上,颗粒棱角丰富且呈“两头多中间少”的级配特点;空隙率随石粉含量的增加逐渐减少,石粉在机制砂体系中起到了微集料填充孔隙和颗粒间润滑的作用。(2)测试了石粉含量对机制砂砂浆性能的影响。结果表明,砂浆工作性能和力学强度均随石粉含量的增加先提高后降低,石粉在机制砂砂浆体系中起到了物理减水、保水增稠及微集料填充孔隙的作用。(3)采用正交试验设计与优化的理念进行了机制砂混凝土配合比设计,并结合依托工程建设的实际情况,确定了低强度等级C35和高强度等级C50两种典型强度等级机制砂混凝土的优化配合比,总结提出了一种基于正交试验设计与优化的机制砂混凝土配合比设计方法。(4)测试了石粉含量对机制砂混凝土性能的影响。结果表明,适当提高石粉含量,有助于改善混凝土工作性能,并提高力学强度及抗收缩性能,石粉在机制砂混凝土体系中还起到了微晶核加速水泥早期水化的作用;C35和C50强度等级机制砂混凝土石粉含量应分别控制在8%～16%和4%～12%范围内。(5)测试了砂率对机制砂混凝土性能的影响。结果表明,适宜的砂率有助于提高混凝土工作性能和力学强度,机制砂在混凝土体系中与水泥浆体组成砂浆,起到了填充骨架孔隙、包裹粘结和滚珠的作用;C35和C50强度等级机制砂混凝土砂率应分别控制在0.47～0.53和0.39～0.42范围内。综上所述,本文的研究结果可为机制砂混凝土配合比设计及合理控制机制砂混凝土中的石粉含量和砂率提供参考依据。