砂浆的技术要求主要是指砂浆拌合物的密度,新拌砂浆的和易性,硬化砂浆的抗压强度,砂浆的粘结力、变形性、抗冻性及抗裂性等诸项性能。
由砂浆拌合物捣实后的质量密度,可以确定每立方米砂浆拌合物中各组成材料的实际用量,相关标准规定砌筑砂浆拌合物的密度为:水泥砂浆不应小于 1 900 kg/m 3 ;水泥混合砂浆不应小于 1 800 kg/m 3 。
砂浆硬化前应具有良好的和易性,使之能铺成均匀的薄层,能与基面(底面)紧密粘结。新拌砂浆的和易性主要通过流动性和保水性来评定,若两项指标都能满足,即为和易性良好的砂浆。
砂浆流动性也叫稠度,是表示砂浆在重力或外力作用下流动的性能。砂浆流动性的大小通常用砂浆稠度测定仪测定(见图4.1),以稠度值(或沉入度)表示,即砂浆稠度仪上质量为 300 g的标准试锥自由下落,经 10 s沉入砂浆中的深度(沉入度,mm)。沉入度越大,砂浆越稀,流动性越好。
图4.1 砂浆稠度测定仪
1—齿条测杆;2—指针;3—刻度盘;4—滑杆;5—制动螺丝;6—试锥;7—盛浆容器;8—底座;9—支架
影响砂浆流动性的因素,主要与掺入的外掺料及外加剂的品种、用量有关,也与胶凝材料的种类和用量、用水量以及细集料的种类、粗细程度及级配、颗粒形状有关。水泥用量和用水量多,砂子级配好、棱角少、颗粒粗,则砂浆的流动性大。
选用流动性适宜的砂浆,能提高施工效率,有利于保证施工质量。砂浆流动性的选择与砌体种类、施工方法以及天气情况等因素有关。对于多孔吸水的砌体材料和在干热天气下施工时,应使砂浆的流动性大些;而对于密实、不吸水的材料和湿冷天气,应使其流动性小些,一般可根据施工操作经验来掌握,但应符合《砌体结构工程施工质量验收规范》(GB 50203—2011)的规定,见表4.1。
表4.1 砌筑砂浆流动性(稠度值)参考表
续表
注:①采用薄灰砌筑法砌筑蒸压加气混凝土砌块砌体时,加气混凝土粘结砂浆的加水量按照其产品说明书控制;
②当砌筑其他块体时,其砌筑砂浆的稠度可根据块体吸水特性及气候条件确定。
砂浆保水性是指新拌砂浆保持其内部水分,各组成材料之间不产生泌水、离析的能力。施工过程中,要求各组成材料彼此不发生分离、析水和泌水现象。保水性良好的砂浆水分不易流失,易于摊铺成均匀密实的砂浆层;反之,保水性差的砂浆,在施工过程中容易泌水、分层离析、水分流失,使流通性变坏,不易施工操作,同时由于水分易被砌体吸收,而影响水泥正常凝结和硬化,从而使砂浆强度降低。
传统的砂浆保水性以分层度(mm)表示,通常用砂浆分层度测量仪测定(见图4.2),即将新拌砂浆装入分层度测定仪中测定稠度值,然后静置 30 min后,去掉上部 200 mm砂浆,将剩余的100 mm砂浆再经搅拌后测试其稠度值,前后两次稠度值的差值即为分层度。保水性良好的砂浆,其分层度值较小。但若分层度过小,如分层度接近为 0 mm的砂浆,虽然上下无分层现象,保水性好,但这种情况往往是胶凝材料用量过多,或者砂过细,致使砂浆硬化后干缩较大,易发生干缩裂缝,尤其不宜作为抹面砂浆。
图4.2 砂浆分层度测量仪
一般分层度值以 10~20 mm为宜,在此范围内砌筑或抹面均可使用。分层度大于 20 mm的砂浆,保水性不良,不宜采用。一般水泥砂浆的分层度不宜大于 30 mm,水泥混合砂浆不宜超过 20 mm。
砂浆的保水性还可以用保水率来表示。砌筑砂浆的保水率应符合表4.2 的规定。
表4.2 砌筑砂浆的保水率
保水性主要与胶凝材料的品种、用量有关。当用高强度等级水泥拌制低强度等级砂浆时,由于水泥用量少、保水性较差,可掺入适量石灰膏或其他外掺料来改善。
砂浆的抗压强度是以边长为 70.7 mm的 3 个立方体试件在标准养护条件下[水泥砂浆为(20±2)℃ ,相对湿度 90%以上;水泥石灰混合砂浆为(20±2)℃ ,相对湿度为 60%~ 80%]养护28 d后测定的抗压强度平均值来划分。根据《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ/T 98—2010)的规定,砌筑砂浆的强度等级分为M5、M7.5、M10、M15、M20、M25 和M30 共 7 个等级。
砂浆强度受砂浆本身的组成材料及配比影响。同种砂浆在配比相同的情况下,砂浆的实际强度主要决定于所砌筑的基层材料的吸水性,可分为下述两种情况:
(1)基层为不吸水材料(如致密的石材)
砂浆 28 d抗压强度( f mu )的主要影响因素为水泥强度( f ce )和灰水比[二者质量比,准确表示应为 m (C) /m (W),但约定俗成,可表示为 C/ W ]。砂浆强度可用经验公式表示为:
式中 f mu ——砂浆的 28 d抗压强度值,MPa;
f ce ——水泥的实测强度值,MPa。 f ce = γ c ·f ce,k ,其中 f ce ,k为水泥强度等级的标准值; γ c 为水泥强度标准值的富裕系数,按实际统计资料确定,无统计资料时取 1.0;
——灰水比。
(2)基层为吸水材料时
普通黏土烧结砖或其他多孔材料,加气混凝土砌块等,当基层吸水后,砂浆中保留水分的多少就取决于其本身的保水性,因而具有良好保水性的砂浆,不论拌和时用多少水,经底层吸水后,保留在砂浆中的水大致相同,而与初始水灰比关系不大。对不同地区、不同品种、不同水泥的试验结果进行统计分析表明,砂浆强度与水泥强度( f ce )和水泥用量( Q c )有如下关系:
式中 Q c ——每立方米砂浆的水泥用量,kg/m 3 ;
A,B ——砂浆的特征系数,其中 A = 3.03, B =-15.09。
注:各地区可也可以使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。
砂浆应具有一定的粘结力。砂浆的粘结力主要是指砂浆与基体的粘结强度的大小。砂浆的粘结力是影响砌体抗剪强度、耐久性和稳定性,乃至建筑物抗震能力和抗裂性的基本因素之一。通常,砂浆粘结力随其抗压强度增大而提高;粘结力还与基底表面的粗糙程度、洁净程度、润湿情况及施工养护条件等因素有关。在充分润湿、粗糙、洁净的表面上使用且养护良好的条件下,砂浆与基底粘结较好。
砂浆在承受荷载或在温度、湿度变化时,均容易产生变形,如果变形过大或不均匀,都会降低砌体的质量,引起砌体沉降或开裂。若使用轻集料拌制砂浆或混合料掺料过多,也会引起砂浆收缩变形过大,抹面砂浆则会出现收缩裂缝。
强度等级在M2.5 以上的砂浆,常用于受冻融影响较多的建筑部位。当设计中作出冻融循环要求时,必须进行冻融试验。经冻融试验后,质量损失率不应大于 5%,强度损失率不应大于 25%。
提高砂浆的抗裂性,减少其收缩值的主要措施有:控制砂的粒度和掺量,较粗的砂和砂掺量较多时,都能减少砂浆干缩;在满足和易性和强度要求的前提下,尽可能限制胶凝材料用量,控制用水量,以减少干缩;掺入适量的纤维材料(麻刀、纸筋);分层抹灰和将面积较大的墙面分格处理,可使砂浆相对收缩值减少;控制养护速度,使砂浆脱水缓慢、均匀。