机制砂代替天然砂是混凝土行业可持续发展的趋势，不仅支持我国基础建设的持续发展，解决部分地区天然砂砂源紧缺的问题，而且对保护生态环境、降低工程成本均有重大的实际价值。首先，本文对机制砂自身特性进行研究，从宏观与微观两方面入手:采用对比相同级配下天然砂与机制砂砂浆性能，研究发现机制砂对强度具有增强效应，但对工作性有负面效应；运用SEM与XRD对石粉进行形貌与成份分析，发现石粉是一种非玻璃体，且破碎卵石与石灰岩的石粉主要成份分别为SiO2和CaCO3；通过内掺与外掺不同石粉含量的水泥净浆流动度试验，结果表明石粉对减水剂有吸附作用，并对水泥水化有加速效应；运用均匀设计研究了机制砂1.18mm以下颗粒含量对机制砂性能及砂浆性能的影响，提出机制砂颗粒级配的关键筛孔为0.6mm。其次，本文以C55机制砂混凝土的配制和性能测试为基础，通过正交设计优选了C55机制砂混凝土配合比的配制参数，并在相同条件下改变混凝土中的细集料，与水洗机制砂、原状机制砂和不同岩性的砂进行对比研究。研究了机制砂对混凝土工作性、力学性能、耐久性及体积变形性的影响，并探讨了机制砂生产不水洗的可行性。试验结果表明:采用水洗机制砂配制的C55高性能混凝土的总开裂面积为320mm2/m2，早期抗裂性为IV级，渗等级为P17，56天电通量为461C；原状机制砂石粉含量为6.3%，亚甲蓝为1.0g/kg，其混凝土抗渗性、抗裂性及体积变形性能比水洗机制砂混凝土优，当机制砂石粉的亚甲蓝值为1.0g/kg时，对高强高性能混凝土可适当放宽石粉含量界限到6%；机制砂混凝土的力学性能、抗裂性能及体积变形性能在相同条件下均优于天然砂混凝土，但其抗渗性能不及天然砂混凝土；机制砂仅岩性的改变，对混凝土性能无显著影响，当石粉含量在6%内对机制砂混凝土长期性能无明显影响。最后，通过SEM电镜扫描和显微硬度测试技术，研究发现细集料岩性的改变不会影响混凝土水化产物形貌；石粉具有填充效应和晶核效应；适量的石粉能改善混凝土内部骨料界面过渡区的不均匀性。通过研究，采用机制砂可配制桥梁主梁用C55高性能混凝土。