（1）机制砂日本队员对助教合作达成共识的成分

　　机制砂的原料来源大部分是石灰岩和白云岩。美国地质勘查局（USGS）于1995年对美国机制砂母岩的原料进行过一次调查日本队员对助教合作达成共识，发现大约有75%的来源是石灰岩和白云岩，主要矿物成分为石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3、MgCO3）。而天然砂主要的矿物成分为SiO2。骨料的矿物成分不仅与骨料的坚固性息息相关，而且对混凝土界面过渡区的形成和结构也有重要影响。此外，机制砂中石粉的矿物成分（即机制砂的矿物成分）可能会影响石粉参与水泥水化的程度以及水化产物。

　　（2）机制砂的颗粒形状

　　机制砂颗粒形状不规则，棱角性明显，含有大量针片状颗粒。一般说来，颗粒越大，颗粒形状的作用越能够体现出来。因此Shilstone认为2.36mm粒级的颗粒对混凝土的性能影响最为显著，应对其做重点研究。用数字图象处理的方法，选取适当的参数可以将颗粒形状定量地表征出来。选取的参数主要有最大粒径、长宽比、圆度、球形度和丰满比等。董瑞用IPP6.0软件将果乱机制砂与黑水河河砂2.36mm粒级的颗粒进行形貌参数测试，发现机制砂的平均圆度为1.59，而河砂为1.29。同样地，相对于机制砂，河砂的丰满比更接近于1。MuratOzen在其文章中对上述参数做了一番对比。日本队员对助教合作达成共识他用统计出来的颗粒形状参数与筛孔尺寸的方差的大小来表征参数的好坏，结果表明：选用标准筛孔尺寸的情况下，等效椭圆长轴描述颗粒形状效果最好；选用对角线筛孔尺寸的情况下，最大粒径描述颗粒形状效果最好。机制砂颗粒形状的好坏取决于制砂工艺。J.P.Goncalves[等人选用球形度和长宽比作为颗粒形状的衡量，结果发现，冲击式破碎生产的机制砂颗粒形状明显优于圆锥式破碎。

　　机制砂这种形状不规则的颗粒比圆形或方形颗粒需要更多的浆体和水。对于给定的用水量，颗粒形状不好无疑会使新拌混凝土的工作性变差。但这样的颗粒形状能够增加颗粒间的摩擦，使颗粒之间的“互锁”效应更加明显，使得在同样的配合比下，机制砂混凝土的强度高于河沙混凝土。

　　（3）机制砂的级配

　　余川发现，天然砂级配曲线多数为“正S型”曲线，而机制砂多数为“反S型”曲线或抛物线。他研究了不同类型级配曲线的细骨料对混凝土工作性的影响。结果表明，机制砂这种典型的上凸型级配曲线，配制的混凝土工作性最差。更有研究表明，骨料中某一段粒级颗粒过多或过少都会使混凝土的工作性变差，从而导致其耐久性变差。相对于机制砂而言，天然砂级配分布比较合理，因此具有较高的堆积密度，使混凝土孔隙率降低，从而提高了混凝土的耐久性。另外，合理分布的颗粒可以减少混凝土的用水量，从而减小泌水和收缩。

　　然而，级配对混凝土强度的影响科学界并未达成共识。有的学者认为，细骨料合理的级配能够提高混凝土的强度；另有学者认为级配差的细骨料配制的混凝土虽然工作性差，但是只要振捣密实，其强度仍然能够满足要求。C.R.Marek认为，已有的细骨料级配标准仅适合用于颗粒形状比较规则的细骨料，对于存在较多针片状颗粒的机制砂则不适用。

　　（4）机制砂中的石粉

　　机制砂通常含有5～20%的石粉。对于石粉含量的限值，各国都有不同的规定。例如：美国标准规定石粉含量最多不能超过7%，日本的石粉含量限值亦为7%，印度则为20%。我国《建设用砂》规定，机制砂MB值小于等于1.4或快速法试验合格时，石粉含量最多不能超过10%。然而，各国对石粉的界定不尽相同。中国、美国、日本等将75μm以下的微粒界定为石粉，英法等欧洲国家则界定为63μm以下。为了使生产的产品符合相关规定，机制砂必须通过水洗或风选进行除粉。这样做不仅会增加成本、带来新的污染，而且还会使机制砂的级配遭到破坏。陈家珑经研究发现，通过水洗进行除粉的，洗走的并非只有小于0.075mm的颗粒，同时还有0.15mm、0.3mm，甚至是0.6mm的颗粒。

　　目前机制砂中石粉对混凝土性能的影响主要有两种研究方法：一种方法是采用原本含有石粉的机制砂来配制混凝土，只是调节石粉的含量；另外一种方法是把石粉单独筛选出来，作为掺合料掺加到普通天然砂混凝土中，以取代部分水泥。从机制砂应用的角度来看，第一种方法更接近工程实际。不管是采用哪种方法，众多学者在如下一点上已经达成共识：增加机制砂中石粉的含量能够提高混凝土的粘聚性，改善混凝土离析、泌水的现象，但是石粉的含量过高会使混凝土变得干稠。

　　不过在石粉含量如何影响混凝土坍落度的问题上，学者们的看法却不尽相同。有的学者认为，机制砂中的石粉颗粒很小，所以有很大的比表面积，能够吸附大量的水，使得混凝土的坍落度减小；有的学者却认为，石粉的存在能够使机制砂的级配得到一定的改善，而且石粉填充于骨料颗粒之间，起到一定的润滑作用，使得骨料颗粒间的摩擦减小，能够增加混凝土的坍落度。目前的主流观点认为存在一个石粉含量的阈值，未超过这个阈值时，石粉的存在对混凝土坍落度具有积极的作用；超过这个阈值，石粉就会对混凝土的坍落度产生不利影响。这可能是因为，未超过石粉含量的阈值时，由于石粉较少，石粉对机制砂级配的改善和对机制砂颗粒间空隙的填充占主导作用，导致混凝土的坍落度增大。有学者认为，石粉在填充骨料颗粒间空隙的情况下不会增大需水量；超过石粉含量的阈值时，由于石粉较多，石粉对水的吸附占主导作用，导致混凝土的坍落度减小。李北星等人的研究成果表明，在中高水灰比（0.45～0.6）机制砂混凝土中，这个阈值介于10%和20%之间。石粉作为掺合料取代部分水泥掺加到混凝土中，随石粉含量增加，混凝土坍落度减小。

　　在石粉如何影响混凝土强度的问题上，学者们一致认为一定的石粉含量能够提高混凝土的强度。石粉具有填充性，能够填充混凝土中的孔隙，使混凝土变得更加密实；石粉还具有吸水性，能够吸附大量的自由水，避免自由水聚集在骨料表面，使混凝土界面过渡区得到改善。然而，石粉对混凝土强度的影响也与其岩性有关，因为机制砂中的石粉是否具有活性一直以来都是诸多学者争论的焦点。有学者认为，石粉只是惰性填充料，本身不具有活性，不参与水化反应。但大多数学者认为，石灰岩（主要成分为CaCO3）石粉是具有活性的。它能在水泥水化过程中与水泥中的C3A和C4AF发生反应，生成水化碳铝酸钙，从而改善水泥基材料的一些性能。对于混凝土强度来说，也有一个最佳石粉含量，介于10%和20%之间。超过这个值，混凝土抗压强度便会降低。但是TahirÇelik的研究表明，即使机制砂中的石粉含量高达30%，混凝土抗压强度还是比不含石粉的对照组高。也就是说，常规的石粉含量（5～20%）不会对混凝土的抗压强度产生不利影响。当把石粉用于掺合料掺加到混凝土中，会使混凝土抗压强度下降。

　　一般认为，混凝土的渗透性越低，水及腐蚀性介质越不易渗入，即耐久性越好。前面已经讲过，石粉能够改善混凝土离析泌水的现象，改善混凝土的界面过渡区，使水泥石和骨料之间有一个很好的粘结。而且，石粉的填充效应能够阻断混凝土内部可能形成的渗透通路，从而提高混凝土的抗渗性。但是混凝土的抗冻性却刚好相反，越密实的混凝土抗冻性越差。为此，工程上通常通过引气的方式，增加混凝土内部的孔隙来提高混凝土的抗冻性。石粉作为掺合料掺加到混凝土中，随石粉含量增加，抗渗性变差而抗冻性变好。