4.1.3 砌筑砂浆的配合比设计
砌筑砂浆的配合比一般可以查阅施工手册或资料来选择,然后根据实际情况再适当调整。当无资料参考时,可按照《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ/T98—2010)规定,根据工程类别及使用部位的设计要求,选择其强度等级,先按经验公式确定初步配合比,然后经试拌调整后确定施工配合比。
4.1.3.1 砌筑砂浆配合比设计步骤
1. 确定砂浆的配制强度
设计时,砂浆的配制强度按下式确定：
式中 fm,0——砂浆的试配强度,MPa,应精确至0.1MPa；
f2——砂浆设计强度等级值,MPa,应精确至0.1MPa；
k——系数按表4.2选取。
表4.2 砂浆强度标准差σ 和k 值
注 本表引自《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ/T98—2010)。
当有统计资料时,砂浆强度标准差σ应按下式计算：
式中 fm,i——统计周期内同一品种砂浆第i组试件的强度,MPa；
μfm——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。
当无统计资料时,砂浆强度标准差σ可按表4.2选取。
【例4.1】 题目如情境导入的内容,砌筑砂浆强度等级为M7.5,施工单位无强度统计历史资料,施工水平一般。试计算该的砌筑砂浆配制强度。
解：由表4.2查得,k＝1.20,则砌筑砂浆配制强度fm,0。
fm,0＝kf2＝1.20×7.5＝9.0(MPa)
其中f2＝7.5MPa。
2. 计算单位水泥用量
每立方米砂浆中的水泥用量,应按式(4.5)计算：
式中 Qc——每立方米砂浆的水泥刚量,kg,应精确至1kg；
fce——水泥的实测强度,MPa,应精确至0.1MPa；
A、B——砂浆的特征系数,取值参考式(4.2)。
注意：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。在无法取得水泥的实测强度值时,取fce＝1.0fce,g。
当计算的水泥用量不足200kg/m3时,应取Qc＝200kg/m3。
【例4.2】 题目如情境导入的内容,试计算水泥的用量。
解：由例4.1计算结果知fm,0＝9.0MPa,因fce＝1.0fce,g＝1.0×42.5＝42.5MPa,A＝3.03,则水泥用量Qc：
Qc＝1000(fm,0-B)/(Afce)＝1000×(9.0＋15.09)/3.03×42.5＝187(kg/m3)
按规定取Qc＝200kg/m3。
3. 计算水泥混合砂浆掺合料用量
若砌筑砂浆为水泥混合砂浆,则水泥混合砂浆掺合料用量可按下式计算
式中 QD——每立方米砂浆的石灰膏用量,kg,应精确至1kg；石灰膏使用时的稠度宜为120mm±5mm；
Qc——每立方米砂浆的水泥用量,kg,应精确至1kg；
QA——每立方米砂浆中水泥和石灰膏总量,kg,应精确至1kg,可为350kg。
当掺合料用石灰膏、黏土膏或电石膏时,若它们的稠度不是120mm,其用量应乘以换算系数,见表4.3。
表4.3 石灰膏不同稠度的换算系数
【例4.3】 题目如情境导入的内容,结合例4.2,试计算石灰膏的用量。
解：由例4.2计算结果知水泥用量Qc＝200kg/m3,QA取350kg/m3,则石灰膏的用量QD：
QD＝QA-Qc＝350-200＝150(kg/m3)
由情境导入描述知石灰膏稠度为110mm,需换算成120mm,查表4.3 得换算系数为0.99。
石灰膏实际用量QD＝150×0.99＝149(kg/m3)。
4. 确定砂用量
砂浆中水、胶结料和掺合料是用来填充砂子空隙的,因此,1m3的砂就构成了1m3的砂浆。因此,1m3的砂浆中砂的用量QS应按干燥状态(含水率小于0.5%)的堆积密度值作为计算值,则砂的单位用量可用下式计算：
当含水率大于0.5%时,应按下式进行计算：
式中 QS——每立方米砂浆砂的用量,kg,应精确至1kg；
——砂在干燥状态(含水率小于0.5%)下的松散堆积密度,kg/m3；
β——砂的含水率,%。
【例4.4】 题目如情境导入的内容,试确定砂的单位用量。
解：由情境导入描述知砂的含水率β＝2.3%,堆积密度
＝1480kg/m3,则砂的单位用量QS：
由式(4.8)计算得
5. 确定单位用水量
可根据砂浆稠度等要求,单位用水量QW＝210～310kg/m3。
注意：①混合砂浆中的用水量,不包括石灰膏中的水；②当采用细砂或粗砂时,用水量分别取上限或下限；③稠度小于70mm 时,用水量可小于下限；④施工现场气候炎热或干燥季节,可酌量增加用水量。
【例4.5】 题目如情境导入的内容。试确定单位用水量。
解：由已知条件,取QW＝260kg/m3。
6. 确定砂浆计算配合比
砂浆配合比中各材料用量按质量法计,可按水泥为1、其他材料按比例换算成比例关系。如：
水泥∶掺和料∶砂∶水＝Qc∶QD∶QS∶QW＝1∶(QD/Qc)∶(QS/Qc)∶(QW/Qc)
【例4.6】 题目如情境导入的内容。试确定砂浆的质量配合比。
解：由例4.2～例4.5计算知Qc＝200kg/m3,QD＝149kg/m3,QS＝1514kg/m3,QW＝260kg/m3,则砂浆的质量配合比为
水泥∶石灰膏∶砂∶水＝200∶149∶1514∶260＝1∶0.75∶7.57∶1.30
4.1.3.2 配合比试配、调整与确定
(1)采用工程实际使用的材料,按计算配合比试配少量砂浆,测定拌合物的和易性,若不能满足要求,则应调整组成材料用量,直至符合要求为止,以确定试拌配合比。
(2)试配时至少应采用其中一个配合比为基准配合比,其余两个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、掺合料用量作相应调整。
(3)砂浆试配时稠度应满足施工要求,并应按现行行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70—2009)分别测定不同配合比砂浆的表观密度及强度；并应选定符合试配强度及和易性要求、水泥用量最低的配合比作为砂浆的试配配合比。
(4)砂浆试配配合比尚应按下列步骤进行校正：
1)应根据上述确定的砂浆配合比材料用量,按下式计算砂浆的理论表观密度值：
式中 ρt——砂浆的理论表观密度值,kg/m3,应精确至10kg/m3。
2)应按下式计算砂浆配合比校正系数δ：
式中 ρc——砂浆的实测表观密度值,kg/m3,应精确至10kg/m3。
(5)当砂浆的实测表观密度值与理论表观密度值之差的绝对值不超过理论值的2%时,可将试配配合比确定为砂浆设计配合比；当超过2%时,应将试配配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ后,确定为砂浆设计配合比。
经过上述系列步骤,砂浆配合比达到了实际工程的具体要求(和易性及强度等),可以用于实际工程中。最后确定出砂浆的基准配合比。施工中则根据现场砂含水情况,调整用水量,确定施工配合比用于施工。