1试验材料及方法1.1试验材料碎石：Ⅱ类碎石，含泥量0.6%、针片状6.2%、压碎值11.2%；水泥：P.052.5R水泥；机制砂：粒径0~4.75 mm，石粉含量为3.5%；河砂：Ⅱ区中砂，细度模数为2.7，孔隙率为37.7%；矿物掺合料：硅灰；外加剂：FDN-SPR蔡系缓凝高效减水剂，用于改善混凝土的性能。1.2试验方法根据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002），组织配合比试验，确定水泥、机制砂等各类原材料的合适用量，通过材料的组合应用，制得高性能的机制砂混凝土。试验期间，采用L形流动仪检测，根据实测结果评价混凝土的性能。2高性能机制砂混凝土配合比设计2.1配合比计算（1）参数假定。水泥∶掺和料=3∶1（体积比），硅灰∶矿粉=2∶3（体积比），单位用水量为170 kg，机制砂率为0.39，混凝土含气量为1.0%。（2）配合比计算。水泥432 kg/m3、矿粉70 kg/m3、硅灰40 kg/m3。水泥∶砂∶碎石∶矿粉∶硅灰∶水=432∶682∶1 080∶70∶40∶1 700，由专员用L形流动仪检测，确定混凝土的具体性能特点。2.2试配及精细化调整减水剂的用量会对混凝土的性能产生影响，用量偏少，不利于混凝土施工；用量偏多，将加大离析、泌水等异常状况的发生概率。试验过程中，前三次逐步增加减水剂的用量，可见混凝土的坍落度和流动速度均增加；第四次出现泌水现象，但此时坍落度和扩展度均有增加的变化趋势；第五次，砂率增加，原本较为突出的泌水问题得到有效缓解，扩展度、坍落度均无增加，流动速度降低，经过检测后得知减水剂饱和点约为1.9%，继续增加减水剂的掺量可能面临离析问题。通过对五次试验的对比分析可知，第三次试验配比的混凝土性能最佳。将配比选取为砂∶碎石∶矿粉∶硅灰∶水∶减水剂=432∶682∶1 080∶70∶40∶170∶10.3，据此取用适量优质的原材料，组织配比试验。2.3水胶比对混凝土强度的影响水胶比的增加将使混凝土坍落度提高，且各阶段的变化具有独特性，水胶比从0.28增加至0.30时，坍落度的变化最为明显。水胶比在0.28~0.30范围内时，机制砂混凝土的强度较高，可维持在相对稳定的水平，全程无明显下降。根据此规律，将水胶比选取为0.3，在此条件下进行研究[1]。2.4砂率的影响机制砂表面有棱角，会加大粗糙度；机制砂中石粉含量较高时，将有混凝土开裂现象；砂率的增加会导致混凝土黏性的提升，流动性则有下降的变化。严格控制砂率是保证混凝土工程性能的关键前提之一。在本次试验中，砂率范围取35%~43%，随砂率的增加，坍落度有下降的变化趋势，砂率为37%时最为合适，此时混凝土的性能达到较佳的状态。砂率对混凝土性能的影响如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.17.032.F001图1砂率对混凝土性能影响砂率从35%增加至37%时，混凝土强度大幅度提升；超过37%后，发生转折，强度虽有所增加但幅度较为缓慢，将37%视为关键的节点。砂率较低时，砂浆难以全方位覆盖粗骨料间隙和表面，密实性和抗压强度均下降；砂率偏大时，浆体在骨料中的占有量不足，不利于骨料间的稳定胶结，此条件下的拌和物和易性不足，混凝土的强度偏低。砂率以37%为宜，此时机制砂混凝土的强度较高，能够为高速公路施工提供可靠的材料支持。2.5矿物掺和料的影响矿物掺合料约20%，在掺和期间灵活调整，探寻在不同用量下机制砂混凝土的性能。掺和料对坍落度、扩展度影响如图2所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.17.032.F002图2掺和料对坍落度/扩展度影响单独掺和矿粉，随着该材料用量的增加，混合料扩展度和坍落度均有增加；从用水量的角度分析，矿粉的需求量较小。矿粉掺和量取110k g，会影响混凝土的工程性能，导致泌水；单独掺和硅灰的配制方式，坍落度和扩展度均会在硅灰用量增加时减小；采取矿粉和硅灰粉同步掺入的综合应用方式，能够充分发挥出两类材料的性能优势，有利于提高机制砂混凝土的综合性能。掺和料对强度作用如图3所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.17.032.F003图3掺和料对强度作用混凝土的强度均有增加的变化，不同阶段的增幅有所差异。7d 的混凝土强度从58.6 MPa增加至62.4 MPa，28 d时从67.5 MPa增加至75.1 MPa。单独掺和矿粉或硅灰时，各混凝土的强度均有类似的变化趋势（提高）。相较于矿粉，硅灰的反应活性更强烈，若仅采用单独掺和矿粉的方式，其备所得的混凝土在强度方面略低于硅灰制备的混凝土。3机制砂混凝土性能研究3.1机制砂混凝土的强度以石粉含量为变量进行调整，确定混凝土的实际强度特性，研究的参照对象选择的是岳阳砂混凝土。石粉掺入量为3.5%、7%时，从强度性能指标方向，均具有机制砂混凝土优于岳阳砂混凝土的特点。3.5%、7.0%掺量下的混凝土的强度具有阶段性变化特征，前期以7.0%掺量下的强度更高，后期该混凝土的强度虽有所增长但幅度减缓；达到50 d时，关系发生转变，3.5%石粉掺量下混凝土的强度更高，7%石粉掺量的强度则偏低。3.2机制砂混凝土的收缩率不同龄期各类混凝土（含三类石粉掺量以及岳阳砂）的收缩率不同，通过展开分析可知，试验的前14 d收缩量均具有机制砂混凝土更大的特点；此后发生转折，14 d后机制砂混凝土的状态发生改变，石粉含量为3.5%和10.4%时，制备的混凝土在收缩率方面与岳阳砂混凝土无明显差异；但以7.0%的掺量条件较为特殊，此时岳阳砂混凝土收缩率较高。3.3机制砂混凝土的徐变性能取两种石粉掺量（3.5%、7.0%）下的机制砂混凝土和岳阳混凝土，对比分析各自在不同龄期的徐变效应。随龄期延长，试验所制备的混凝土的徐变均有增加的变化。3.5%、7.0%两种石粉含量下的机制砂混凝土的徐变度较小（相较于岳阳砂混凝土），且此规律在各龄期均如此。随龄期的延长，该徐变度差异将逐步显现，与石粉掺和量的增加有关，此时混凝土的砂颗粒比例下降，弹性模量急剧降低；由于石粉的掺入，该部分材料会逐步填充至混凝土的微集料内，降低混凝土的变形性能，施工成型的结构更密实。3.4机制砂混凝土的抗碳化性能抗碳化性能分析中，机制砂混凝土石粉含量考虑3.5%、7.0%；为准确判断机制砂混凝土的抗碳化特性，将岳阳砂混凝土（不掺和矿物料）作为对照组，进行系统性分析与判断。试验结果显示，C60混凝土的密实度较高，内部填充系数大，抗碳化能力突出，可保证混凝土结构的质量，以免其在短时间内出现明显的碳化。前7 d龄期内，各类石粉含量下机制砂混凝土状态均较为良好，不存在明显的碳化问题，岳阳砂混凝土在该时间段内已经有所碳化。随龄期的延长，机制砂混凝土出现碳化的情况，但其发生程度低于岳阳砂混凝土。在机制砂生产阶段，通过掺和料的应用，混凝土的密实性得到显著提升，构成密实状态更为良好的混凝土，阻碍了环境中介质成分的进入，由于外界因素的干扰较小，碳化反应得到有效控制，保证了混凝土的工程质量。石粉的掺入是提高机制砂混凝土抗碳化性能的关键途径，在实际生产中，应根据工程要求以及相关的材料特性合理掺入石粉。4结语综上所述，文章以C60混凝土为研究对象，对其配合比设计和力学性能等方面展开分析，由此加深对机制砂混凝土的认识，明确其工程性能，以便更为有效地将机制砂混凝土应用于高速公路工程中。（1）考虑各配合比条件下机制砂混凝土的性能，可知水胶比0.3、砂率0.37、矿粉80 kg/m3和硅粉30 kg/m3时，制备的机制砂混凝土具有更突出的性能优势，在力学特性、工作性能两方面的表现均较为良好，可以作为高速公路工程施工中的优质材料。（2）在机制砂高性能混凝土制备时，通过石粉掺和料的应用，有利于提高混凝土的密实性，封闭混凝土材料，以免外部物质进入混凝土中而使其发生碳化。石粉掺和料对于提高混凝土的密实性和抗碳化能力效果突出。