土木工程材料课件第6章砂浆

第六章建筑砂浆 建筑砂浆是由胶凝材料、细骨料、掺加料和水按适当比例配制而成。是建筑工程中一项用量大、用途广的建筑材料。作用：胶结、防护、垫层等粘结功能和装饰功能。定义： 分类： 第一节砂浆的组成材料（一）胶凝材料砂浆中常用的胶凝材料有水泥、石灰、建筑石膏和有机胶凝材料等。胶凝材料应根据砂浆使用的部位及所处环境条件合理选择。干燥环境中使用砂浆既可选用气硬性胶凝材料，又可选用水硬性胶凝材料。潮湿环境中或水中使用的砂浆则必须选用水硬性胶凝材料。 水泥是砂浆的主要胶凝材料。常用的水泥品种有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。在配置砂浆时，为合理利用资源，节约材料，应尽量选择强度等级不宜大于32.5级的水泥和砌筑水泥；水泥混合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于42.5级。 (二)细骨料砂浆用砂，应符合混凝土用砂技术标准。砌筑砂浆用砂宜选用中砂，满足和易性要求及节约水泥。由于砂浆铺设层较薄，应对砂的最大粒径加以控制：①用于砖砌体的砂浆，其砂最大粒径不应大于2.5mm；②用于毛石砌体的砂浆，宜选用粗砂，最大粒径应小于砂浆层厚度的1/4~1/5；③用于抹面和勾缝的砂浆，宜选用细砂。强度等级为M2.5以上的砌筑砂浆其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％。 （三）掺合料为改善砂浆的和易性，降低水泥用量，通常在水泥砂浆中掺入部分石灰膏、粘土膏、电石膏、粉煤灰等无机材料。（1）石灰膏石灰在使用时应预先进行消化，“陈伏”一定时间，消除过火石灰的危害。生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mmx3mm的网过滤，熟化时间不小于7d；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2d。消石灰粉未充分熟化的石灰，颗粒太粗，不能直接用于砌筑砂浆中。 （2）粘土膏粘土膏制备时，为达到所需细度，起到塑化作用，因此规定用搅拌机加水搅拌，并通过孔径不大于3mmx3mm的网过滤。（3）电石膏制作电石膏的电石渣应用孔径不大于3mmx3mm的网过滤，检验时应加热至70℃并保持20min，没有乙炔气味后方可使用。（4）粉煤灰为节约水泥，改善砂浆的性能，在拌制砂浆时可掺入粉煤灰。 （四）水砂浆用水的要求与混凝土的要求相同。(五）外加剂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。但使用外加剂时，必须具有法定检测机构出具的该产品的砌体强度型式检验报告，并经砂浆性能试验合格后，方可使用。 （一）新拌砂浆的和易性新拌砂浆和易性是指新拌砂浆是否易于在砖、石等表面铺成均匀、连续的薄层，以及与基层紧密粘结的性质。它包括流动性和保水性两个方面的含义。1、流动性砂浆的流动性，也叫稠度。表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能。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。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。第二节砂浆的技术性能 测定砂浆流动性时先将被测砂浆均匀的装入砂浆流动性测定仪的砂浆筒中，置于测定仪圆锥体下，将质量为300g的带滑杆的圆锥尖与砂浆表面接触，然后突然放松滑杆，在10s内，圆锥体沉入砂浆中的深度值（单位为cm）即为沉入度（稠度）值。沉入值大表示流动性好。 表6-1砂浆的稠度（沉入度mm）砌体种类砂浆稠度（mm）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、筒拱普通混凝土小型空心砌块砌体加气混凝土砌块砌体50~70石砌体30~50 2、保水性搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，能很好保持其中水分不致很快流失，在砌筑和抹面时容易铺成均匀密实的砂浆薄层，保证砂浆与基层材料有良好粘结力和较高强度的性能，称为保水性。砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定，以分层度（mm）表示。砂浆的分层度在10mm~20mm之间为宜。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。水泥砂浆分层度不应大于30mm，水泥混合砂浆分层度一般不超过20mm，但分层度过小，容易发生干缩裂缝。 先测搅拌均匀砂浆的沉入度，然后将其拌合物装入分层度筒，静置30min后，取底部1/3的砂浆，再测定其沉入度，两次测定的沉入度之差即为砂浆的分层度值。分层度测量仪 （二）砂浆的强度及强度等级硬化后的砂浆将砖、石粘结成整体的砌体，并在砌体中起到传递荷载的作用。因此砂浆应具有一定的强度、粘结性及抵抗周围介质的耐久性。砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准试件尺寸为70.7㎜立方体在标准条件下养护至28ｄ，按标准试验方法测得的。砂浆按抗压强度划分为Ｍ20、Ｍ15、Ｍ10、Ｍ7.5、Ｍ5.0、Ｍ2.5六个强度等级。 影响砂浆强度的主要因素：砂浆可视为无粗骨料的混凝土，影响其强度的主要因素应与混凝土基本相同，即水泥强度和水灰比，还与基面材料的吸水率有关。1、不吸水基面材料（如密实石材）当基面材料不吸水或吸水率比较小时，影响砂浆抗压强度的因素与混凝土相似，主要取决于水泥强度和水灰比。计算公式如下：式中fm—砂浆抗压强度，MPa；Ａ、Ｂ—经验系数ｆce—水泥的实测强度，MPa；C/W—水灰比。 2、吸水基面材料（如粘土砖或其他多孔材料）基面材料吸水率较大时，由于砂浆具有一定的保水性，无论拌制砂浆时加多少用水量，而保留在砂浆中的水分却基本相同，多余的水分会被基面材料吸收，因此砂浆的强度与水灰比关系不大，主要取决于水泥的强度等级和水泥用量，计算公式：式中fm—砂浆抗压强度，MPa；Ａ、Ｂ—经验系数ｆce—水泥的实测强度，MPa；Ｑc—每立方米砂浆中水泥用量，㎏ （三）砂浆的粘结力砌体是用砂浆把许多块状的砖石材料粘结成一个整体。因此，砌体的强度、耐久性及抗震性取决于砂浆粘结力的大小。砂浆的粘结力随着抗压强度的增大而提高。与砖石表面状态、清洁程度、湿润状况及施工养护条件有关。基层材料表面粗糙、清洁，砂浆的粘结力较强。 （四）砂浆的变形砂浆在凝结硬化过程中，承受荷载或温湿度条件变化时，均会发生变形。如果砂浆产生的变形过大或者不均匀，会降低砌体质量，引起沉陷或裂缝。用轻骨料拌制的砂浆，其收缩变形要比普通砂浆大。（五）砂浆的抗冻性在受冻融影响较多的建筑部位，要求砂浆具有一定的抗冻性。对有冻融次数要求的砌筑砂浆，经冻融试验后，质量损失率不得大于5%，抗压强度损失率不得大于25%。 将砖、石、砌块等粘结称为砌体的砂浆称为砌筑砂浆，主要起着粘结砖和砌块，传递荷载，并使应力的分布较为均匀，协调变形的作用。水泥砂浆宜用于砌筑潮湿环境和强度要求比较高的砌体。如地下的砖石基础、多层房屋的墙等；水泥石灰混合砂浆宜用于砌筑干燥环境中的砌体，如地面以上的承重或非承重砖石砌体；石灰砂浆可用于干燥环境及强度要求不高的砌体，如平房或临时性建筑物。第三节砌筑砂浆 （一）砌筑砂浆的技术条件1、强度等级划分为Ｍ20、Ｍ15、Ｍ10、Ｍ7.5、Ｍ5.0、Ｍ2.5；2、水泥砂浆拌合物的密度不宜小于1900kg/m³；水泥混合砂浆拌合物的密度不宜小于1800kg/m³。3、砌筑砂浆稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合要求。砌筑砂浆稠度应按表6-1的规定选用，分层度不得大于30mm。4、水泥砂浆中水泥用量不应小于200kg/m³；水泥混合砂浆中水泥和掺加料总量宜为300kg/m³~350kg/m³。 5、具有冻融次数要求的砌筑砂浆，冻融试验后，必须符合要求。6、砂浆试配时应采用机械搅拌，对水泥砂浆和水泥混合砂浆，不得小于120s；对掺用粉煤灰和外加剂的砂浆，不得小于180s。 （二）砌筑砂浆配合比设计根据工程类别和不同砌体部位首先确定砌筑砂浆的品种和强度等级，然后查阅有关资料或手册来选择，必要时通过计算来确定。按<砌筑砂浆配合比设计规程>（JGJ/T98-96)规定，砂浆配合比用质量比表示。一般砖混多层住宅、多层商店、办公楼、教学楼等工程采用M5~M10的砂浆；平房宿舍、商店等工程采用M2.5~M5的砂浆；食堂、仓库、工业厂房等采用M2.5~M10的砂浆；特别重要的砌体采用M15~M20的砂浆；高层混凝土空心砌块建筑，应采用M20及以上强度等级的砂浆。 1.水泥混合砂浆配合比计算（1）试配强度（fmo）的确定fmo=fmk+1.645σ式中fmo——砂浆的配制强度，MPa；fmk——砂浆设计强度标准值，MPa；σ——砂浆现场强度标准差，MPa。根据国家GB50203-2002《砌体工程施工质量验收规范》标准规定，砌体水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%，故砂浆材料保证率不必为95%，只需85%即可；则砂浆的试配强度应按下式计算：fmo=fmk+1.645σ=f2+0.645σ式中fmo——砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；f2——砂浆抗压强度平均值，精确至0.1MPa；σ——砂浆现场强度标准差，精确至0.01MPa； 统计周期内，同一配合比的砂浆试件的组数n=25时按统计方法计算，当无近期统计资料时，砂浆现场强度标准差可参考表6-2。 (２)计算水泥用量Ｑc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㎏；fmh——砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；fc——水泥实测强度，精确至0.1MPa；A=3.03，B=-15.09,砂浆特征系数；当水泥砂浆中的计算用量不足200kg时，应按200kg采用。 (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—1m3砂浆的水泥用量，精确至１㎏；Ｑa—1m3砂浆中水泥和掺加料总量，㎏；宜在300～350㎏之间。Ｑd—1m3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6-3进行换算。 (４)确定砂用量砂的用量为1ｍ3（含水率小于0.3％），其质量等于砂的堆积密度值。当含水率大于0.5％时，应考虑砂的含水率。(５)确定用水量按砂浆稠度要求，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。 2.配合比的调整确定（1）试配试验，调整和易性，确定基本配合比。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，即砂浆基准配合比。（2）强度检验，确定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。 抹面砂浆，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。抹灰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。第四节抹面砂浆 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。根据抹面砂浆的功能不同，可分为普通抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆和具有特殊功能的抹面砂浆（防水、耐酸、绝热和吸音等）。 1.普通抹面砂浆普通抹面砂浆是建筑工程中普遍使用的砂浆。其功能主要是对建筑物和墙体起保护作用，抵抗自然环境中有害介质对建筑物的侵蚀，提高建筑物的耐久性；同时使表面平整、清洁和美观。抹面砂浆分为底层、中层和面层施工。①底层抹灰使砂浆层能够与基层牢固地粘结，需具备良好的和易性和较高的粘结力，需具备较好的保水性，防止水分被基层吸收而影响粘结力；②中层抹灰主要起找平作用；③面层抹灰主要获得平整、美观的表面效果。 2.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。 3、防水砂浆防水砂浆是一种制作防水层用的抵抗水渗透性高的砂浆，又称刚性防水层。砂浆的防水层仅适用于不受振动和具有一定刚度的混凝土或砖石砌体工程。防水砂浆可采用普通水泥砂浆、聚合物水泥砂浆或在水泥砂浆中掺入防水剂来制作。水泥砂浆宜选用32.5级以上的普通硅酸盐水泥和级配良好的中砂来配制；防水砂浆的配合比，一般采用水泥与砂的质量比不宜大于1:2.5，水灰比控制在0.5~0.6之间，稠度不应大于80mm。