土木工程材料讲稿第五章砂浆

建筑砂浆砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。第一节砌筑砂浆将砖、石、砌块等粘结成为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。砌筑砂浆起着胶结块材和传递荷载的作用，是砌体的重要组成部分。1.砌筑砂浆的组成材料（1）胶结料及掺加料砌筑砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰膏、建筑石膏等。砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据设计要求进行选择。水泥砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于32.5级；水泥混合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于42.5级。为改善砂浆和易性，降低水泥用量，往往在水泥砂浆中掺入部分石灰膏、粘土膏或粉煤灰等，这样配制的砂浆称水泥混合砂浆。这些材料不得含有影响砂浆性能的有害物质，含有颗粒或结块时应用３ｍｍ的方孔筛过滤。消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。(２)细集料砌筑砂浆用砂宜选用中砂，其中毛石砌体宜选用粗砂。砂的含泥量不应超过５％。强度等级为Ｍ2.5的水泥混合砂浆，砂的含泥量不应超过１０％。(3）对外加剂的要求与混凝土中掺加外加剂一样，为改善砂浆的某些性能，也可加入塑化、早强、防冻、缓凝等作用的外加剂。一般应使用无机外加剂，其品种和掺量应经试验确定。（4）砂浆用水的要求与混凝土的要求相同。2．砌筑砂浆拌和物的技术性质(1)砂浆的流动性表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能称为砂浆的流动性，也叫稠度。表示砂浆流动性大小的指标是沉入度，它是以砂浆稠度仪测定的，其单位为ｍｍ。工程中对砂浆稠度选择的依据是砌体类型和施工气候条件，可参考表5－1选用（《砌体工程施工及验收规范》（GB51203-1998))。影响砂浆流动性的因素有：砂浆的用水量、胶凝材料的种类和用量、集料的粒形和级配、外加剂的性质和掺量、拌和的均匀程度等。表5-1砌筑砂浆的稠度砌体种类砂浆稠度（㎜）烧结普通砖砌体70~90轻骨料混凝土小型空心砌块砌体60~90烧结多孔砖，空心砖砌体60~80烧结普通砖平拱式过梁空斗墙，筒拱砌体普通混凝土小型空心砌块加气混凝土砌块砌体50~70石砌体30~50（2）砂浆的保水性搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，阻止水分与固体料之间、细浆体与集料之间相互分离，保持水分的能力为砂浆的保水性。加入适量的微沫剂或塑化剂，能明显改善砂浆的保水性和流动性。砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定，以分层度（㎜）表示。分层度过大，表示砂浆易产生分层离析不利于施工及水泥硬化。砌筑砂浆分层度不应大于３０㎜。分层度过小，容易发生干缩裂缝，故通常砂浆分层度不宜小于１０㎜。(3)凝结时间建筑砂浆凝结时间，以贯入阻力达到0.5ＭＰa为评定依据。水泥砂浆不宜超过８ｈ，水泥混合砂浆不宜超过10ｈ，加入外加剂后应满足设计和施工的要求。3.砌筑砂浆硬化后的技术性质3.1强度与强度等级砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准试件尺寸为70.7㎜立方体试件一组６块，标养至28ｄ，测定其抗压强度平均值（MPa）。砌筑砂浆按抗压强度划分为Ｍ20、Ｍ15、Ｍ7.5、Ｍ5.0、Ｍ2.5等六个强度等级。砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配比影响外，还与基层的吸水性能有关。对于水泥砂浆，可采用下列强度公式估算：（１）不吸水基层（如致密石材）这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同，即主要决定于水泥强度和水灰比。计算公式如下：式中fm——砂浆28ｄ抗压强度（MPa）；ｆce—水泥的实测强度（MPa）；C/W—灰水比。）（40.029.0WCffcem（２）吸水基层（如粘土砖及其他多孔材料）这时由于基层能吸水，当其吸水后，砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰比关系不大。因而，此时砂浆强度主要决定于水泥强度及水泥用量。计算公式如下：式中Ｑc——每立方米砂浆中水泥用量（㎏）Ａ、Ｂ——砂浆的特征系数，A=3.03，B=－15.09各地区也可用本地区试验资料确定Ａ、Ｂ值，统计用的试验组数不得少于30组。BQAffccem1000/3.2砌筑砂浆的粘结强度砌筑砂浆必须有足够的粘结力，才能将砖石粘结为坚固的整体，砂浆粘结力的大小，将影响砌体的抗剪强度、耐久性、稳定性及抗振能力。通常粘结力随砂浆抗压强度的提高而增大。砂浆粘结力还与砌筑材料的表面状态、润湿程度、养护条件等有关。4.砌筑砂浆的配合比设计砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ/T98-96)砌筑砂浆的配合比应满足施工和易性（稠度）的要求，保证设计强度，还应尽可能节约水泥，降低成本。（1）砌筑砂浆配制强度（fm，0）的确定fm，0=f2+0.645σ式中fm，0——砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；f2——砂浆设计强度等级（即砂浆抗压强度平均值（MPa）；σ——砂浆现场强度标准差，精确至0.01MPa。砌筑砂浆现场强度标准差σ应按下式计算：式中fi——统计周期内同一品种砂浆第ｉ组试件的强度（MPa）；—统计周期内同一品种砂浆ｎ组试件强度的平均值（MPa）；ｎ——统计周期内同一品种砂浆试件的总组数，ｎ≧25。1122nfnfniiffff当无近期统计资料时，砂浆现场强度标准差可参考表5-2。表5-2砂浆强度标准差σ(MPa)砂浆强度等级施工水平M2.5M5.0M7.5M10.0M15.0优良0.501.001.502.003.00一般0.621.251.882.503.75较差0.751.502.253.004.50(２)．计算每立方米砂浆中水泥用量Ｑc(kg／ｍ３)每立方米砂浆中水泥用量，可按下式计算：式中Ｑc——每立方米砂浆中水泥用量,精确至1㎏;fm，0——砂浆的配制强度，精确至0.1MPa;Ａ、Ｂ——砂浆的特征系数，A=3.03，B=－15.09;当水泥砂浆中的计算用量不足200kg／m3时，应按200kg／m3采用。cemcAfBfQ）（，01000(3)按水泥用量计算掺加料用量水泥混合砂浆的掺加料用量应按下式计算：ＱD＝ＱＡ一Qc式中Ｑｃ—每立方米砂浆的水泥用量，精确至１㎏；ＱＡ—每立方米砂浆中水泥和掺加料的总量，精确至1㎏；宜在300～350㎏之间。ＱD—每立方米砂浆的掺加料用量，精确至１㎏；石灰、粘土膏使用时的稠度为120士5ｍｍ；对于不同稠度的石灰膏，可按表5-4进行换算。表5-4不同稠度（㎜）的石灰膏换算系数灰膏稠度1301201101009080706050换算系数1.051.000.990.970.950.930.920.900.88(４)确定砂用量Qs（kg／ｍ３）Qs=1×ρ0干式中ρ0干——砂干燥状态（含水率小于0.5％）的堆积密度。(５)确定用水量Qw（kg／ｍ3）按砂浆稠度要求，根据经验选定。一般混合砂浆约为：260～300kg／ｍ３，水泥砂浆约为270～330kg／ｍ３。(６)试配与调整按计算配合比，采用工程实际使用材料进行试拌，测定其拌合物的稠度和分层度，若不能满足要求，则应调整用水量或掺加料，直到符合要求为止。然后，确定试配时的砂浆基准配合比。试配时至少应采用三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水泥用量按基准配合比分别增加及减少１０％，在保证稠度、分层度合格的条件下，可将用水量或掺加料用量作相应调整。对三个不同的配合比，经调整后，应按有关标准的规定成型试件，测定砂浆强度等级，并选定符合强度要求的且水泥用量较少的砂浆配合比。例5-1某工程用砌砖砂浆设计强度等级为Ｍ10、要求稠度为80～100㎜的水泥石灰砂浆，现有砌筑水泥的强度为32.5MPa，细集料为堆积密度1450kg／m3的中砂，含水率为2%，已有石灰膏的稠度为100mm；施工水平一般。计算此砂浆的配合比。解根据已知条件，施工水平一般的M10砂浆的标准差σ=2.5MPa（表5-3），则此砂浆的试配强度为fm，0=f2+0.645σ=10+0.645×2.5=11.6MPa计算水泥用量由A=3.03，B=－15.09Qc=1000（11.6+15.09）/3.03×32.5=271kg/m3计算石灰膏用量ＱDQA=330㎏ＱD＝ＱＡ一Qc=330－271=59kg/m3查表5-4得稠度为100mm石灰膏换算为120ｍｍ时需乘以0.97，则应掺加石灰膏量为59×0.97=57kg/m3砂用量为Qs=1×ρ0干=1450×（１＋0.02）=1479kg/m3选择用水量为300kg/m3则砂浆的设计配比为：水泥：石灰膏：砂：水=271：57：1479：300该砂浆的设计配比亦可表示为：水泥：石灰膏：砂=1：0.21：5.46，用水量为300kg/m3第二节抹面砂浆抹面砂浆也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。抹面砂浆的主要组成材料仍是水泥、石灰或石膏以及天然砂等，对这些原材料的质量要求同砌筑砂浆。但根据抹面砂浆的使用特点，对其主要技术要求不是抗压强度，而是和易性及其与基层材料的粘结力。为此，常需多用一些胶结材料，并加入适量的有机聚合物以增强粘结力。另外，为减少抹面砂浆因收缩而引起开裂，常在砂浆中加入一定量纤维材料。工程中配制抹面砂浆和装饰砂浆时，常在水泥砂浆中掺入占水泥质量10％左右的聚乙烯醇缩甲醛胶（俗称１０７胶）或聚醋酸乙烯乳液等。砂浆常用的纤维增强材料有麻刀、纸筋、稻草、玻璃纤维等。常用的抹面砂浆有石灰砂浆、水泥混合砂浆、水泥砂浆、麻刀石灰浆（简称麻刀灰）、纸筋石灰浆（简称纸筋灰）等。第三节装饰砂浆装饰砂浆是指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。装饰砂浆饰面可分为两类，即灰浆类饰面和石碴类饰面。灰浆类饰面是通过水泥砂浆的着色或水泥砂浆表面形态的艺术加工，获得一定色彩、线条、纹理质感的表面装饰。石碴类饰面是在水泥砂浆中掺入各种彩色石碴作骨料，配制成水泥石碴浆抹于墙体基层表面，然后用水洗、斧剁、水磨等手段除去表面水泥浆皮，呈现出石碴颜色及其质感的饰面。装饰砂浆所用胶凝材料与普通抹面砂浆基本相同，只是灰浆类饰面更多地采用白水泥和彩色水泥。