将砖、石、砌块等粘结为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。它起粘结、传递荷载、使应力分布较为均匀、协调变形的作用,是砌体的重要组成部分。
根据砌体所用砂浆的部位合理选择砂浆的种类。砌筑潮湿环境和强度要求比较高的砌体,宜选用水泥砂浆;砌浆干燥环境中的砌体宜选用水泥石灰混合砂浆或石灰砂浆;干燥环境及强度要求不高的砌体宜选用石灰砂浆;砂浆强度等级为M10及M10以下宜采用水泥混合砂浆。
6.3.1 砌筑砂浆的配合比设计
1.配合比设计的一般原则
(1)砌筑砂浆的稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合设计要求。砌筑砂浆稠度可按表6.1的规定选用,分层度不得大于30mm。
(2)水泥砂浆拌和物的密度不宜小于1900kg/m3,水泥混合砂浆拌和物的密度不宜小于1800kg/m3。
(3)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合料总量宜为300~350kg/m3。
(4)具有抗渗性、抗冻性要求的砂浆,经试验后,必须符合要求。
(5)砂浆试配时宜采用机械搅拌,对水泥砂浆和水泥混合砂浆,搅拌时间不得小于120s,对掺用粉煤灰和外加剂的砂浆,搅拌时间不得小于180s。
2.配合比设计的基本步骤
(1)确定砂浆的配制强度fm,0。
1)配制强度fm,0按式(6.3)计算:
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)。
2)砂浆设计强度等级f2的选择。砂浆的强度等级,根据JGJ98—2000《砌筑砂浆配合比设计规程》的规定,应根据工程类别及砌体部位的设计要求来选择。一般的砖混多层住宅、多层商店、办公楼、教学楼等采用M5~M10的砂浆;平房宿舍、商店等采用M2.5~M5的砂浆;食堂、仓库、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。也可根据经验确定砂浆设计强度等级。
3)砂浆现场强度标准差σ的选择。标准差σ应符合下列规定:
a.当有工程近期统计资料(组数n≥25)时,按式(6.4)计算:
式中 fm,i——统计周期内同一品种砂浆第i组试件的强度,MPa;
ufm——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。
b.当不具有近期统计资料时,砂浆现场强度标准差σ可按表6.2选用。
表6.2 砂浆强度标准差σ选用值 单位:MPa
(2)计算水泥用量Qc。
1)用于砌筑不吸水基层的砂浆。根据砂浆配制强度及所用水泥强度,确定水泥用量Qc。按式(6.1)求得所需的灰水比(C/W),再根据砂浆稠度要求确定每立方米砂浆的用水量值Qw(表6.4),再按Qc=Qw×C/W计算水泥用量。
2)用于砌筑吸水基层的砂浆,按式(6.5)计算水泥用量:
式中 Qc——每立米砂浆的水泥用量(精确至1kg/m3);
fm,0——砂浆的配制强度(精确至0.1MPa);
fce——水泥的实测强度(精确至0.1MPa);
α、β——砂浆的特征系数,其中α=3.03,β=-15.09。
当无法取得水泥的实测强度fce时,可按式(6.6)计算:
式中 fce,k——水泥强度等级对应的强度值,MPa;
γc——水泥强度等级值的富余系数,该值应按实际统计资料确定。无统计资料时可取1.0。
当计算出的水泥用量不足200kg/m3时,应取Qc=200kg/m3。(www.daowen.com)
(3)水泥混合砂浆中掺合料用量QD的计算。水泥混合砂浆中掺合料用量按式(6.7)计算:
式中 QD——每m3砂浆中掺合料用量(精确至1kg)(以沉入度为120±5mm的膏体为准);
QA——每m3砂浆中水泥和掺合料的总量精确至1kg,宜在300~350kg/m3之间。
当石灰膏为不同稠度时,其换算系数可按表6.3进行换算。
表6.3 石灰膏不同稠度的换算系数
(4)砂浆中砂用量Qs的确定。用1m3松散堆积的砂可拌制1m3砂浆,故每立米砂浆中的砂子用量应为:
式中 Qs——每m3砂浆中砂的用量,kg;
——砂在干燥状态(或含水率小于0.5%)的松散堆积密度,kg/m3。
(5)确定水的用量Qw。每m3砂浆中的用水量,可根据经验或按表6.4确定。
3.砂浆配合比的试配、调整与确定
按计算所得的配合比,采用工程中实际使用的材料进行试拌,测定其拌和物的稠度与分层度。当和易性不能满足要求时,应调整材料用量,直至符合要求为止,然后确定为试配时砂浆基准配合比。
检验强度时至少采用3个不同的配合比。其中一个为基准配合比,其他配合比的水泥用量应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,可将用水量或掺合料作相应调整。然后按现行行业标准JGJ70—90《建筑砂浆基本性能试验方法》的规定成型试件,测定砂浆强度。选定符合配制强度要求的且水泥用量最少的配合比作为砂浆配合比。
表6.4 每立方米砂浆中用水量的选用值参考表
注 1.混合砂浆中的用水量,不包括石灰膏或黏土膏中的水。
2.当采用细砂或粗砂时,用水量分别取上限或下限值。
3.当稠度小于70mm时,用水量可小于下限。
4.若施工现场气候炎热或干燥,可酌量增加用水量。
4.水泥砂浆配合比设计
水泥砂浆配合比设计按以上配合比设计规程进行,只是不掺入掺合料而已。通常砌体结构所需砂浆的强度等级较低,而水泥的强度较高,按以上配合比规程计算,若计算得到的水泥用量偏少,同时,稠度、分层度达不到要求,由此造成计算出现不够合理情况时,水泥砂浆配合比可直接按表6.5选用。
表6.5 每立方米水泥砂浆材料用量(JGJ98—2000)
注 1.此表水泥强度等级为32.5MPa级,大于32.5MPa级水泥用量宜取下限。
2.根据施工水平合理选择水泥用量。
3.用水量的选定在此表的基础上,同水泥混合砂浆的规定进行适当调整。
6.3.2 砌筑砂浆配合比设计实例
【例6.1】计算用于砌筑砖墙的水泥石灰混合砂浆的配合比。砂浆设计强度等级为M7.5、稠度70~80mm、分层度小于30mm。水泥采用32.5MPa级的普通水泥;砂的含水率为3%、堆积密度为1470kg/m3的中砂;石灰膏的稠度为100mm。施工水平一般。
解(1)确定砂浆的配制强度fm,0。
fm,0=f2+0.645σ=7.5+0.645×1.88=8.7(MPa)
(2)计算水泥用量Qc。
(3)计算石灰膏用量QD。取砂浆中水泥和石灰膏的总量QA为320kg/m3。
将石灰膏稠度100mm换算成120mm,查表6.3换算系数为0.97。
QD=78×0.97=76(kg)
(4)确定砂用量Qs。
Qs=1470×(1+3%)=1514(kg/m3)
(5)确定用量QW。查表6.4得,QW=300kg
(6)水泥石灰砂浆试配时,其配合比为:水泥∶石灰膏∶砂∶水=Qc∶QD∶Qs∶QW=242∶76∶1514∶300=1∶0.31∶6.26∶1.24
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