《土木工程材料》 教案 第五章 砂浆

土木工程材料教案

课程信息课程名称土木工程材料授课专业土木工程课程类型必修课公共课（）；专业基础课（）；专业课（√）；选修课限选课（）；任选课（）；专业拓展课（）授课方式讲授（√）；实践课（√）；其它（）考核方式考试（）；考查（√）课程教学总学时数32学时学分数2学分学时分配理论课20时；实践课12学时；教材名称土木工程材料作者柯龙；董萌；赵影出版社西安电子科技大学出版社书号978-7-5606-6993-9出版时间2023.09班级课程名称土木工程材料授课教师授课课时2学习课题砂浆教学基本要求对砂浆有一个总体的、全貌的了解。教学重点、难点建筑砂浆的组成材料、技术性质。建筑砂浆的配合比设计和应用。教学方法、手段案例导入法、讲授法、小组讨论法教学过程设计导入——专题讲解——问题分析讨论——练习——归纳总结参考案例来自教材、相关参考书教具、教材教学课件PPT、教学录像片

教师学期授课教案授课提纲及重难点分析教学方法设计时间分配及旁注5.1砂浆概述砂浆是由胶凝材料、细骨料、掺加料和水按适当比例配合、拌制并经硬化而成的土木工程材料。在建筑工程中，砂浆是一种用量大、用途广的材料，不仅用于砌筑砖石结构（如基础和墙体等），也用于砖墙勾缝、大型墙板和各种结构的接缝，还用于建筑物内外表面（墙面、地面、天棚等）的抹灰以及石材、陶瓷面砖、锦砖等贴面时的黏结和嵌缝。按功能和用途的不同，砂浆可分为砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、修补砂浆、绝热砂浆和防水砂浆等。按所用胶凝材料的不同，砂浆可分为水泥砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆、混合砂浆、聚合物砂浆等。按表观密度的不同，砂浆可分为重砂浆（>1500kg/m3）和轻砂浆（<1500kg/m3）。水泥砂浆是由水泥、砂和水按一定比例配制而成的，可以配制成强度较高的砂浆，一般用作基础承受较大外力的砌体、潮湿环境或水中的砌体、墙面或地面等；石灰砂浆是由石灰膏、砂和水按一定比例配制而成的，一般用作强度要求不高、不受潮湿的砌体和抹灰层；混合砂浆是在水泥砂浆或石灰砂浆中掺入一定量的其他材料（如石灰膏、黏土膏、电石膏、粉煤灰、硅藻土等）拌合而成的，主要用于地面以上的墙、柱砌体。混合砂浆不仅节约水泥或石灰用量，还改善了砂浆的和易性、保水性，便于施工砌筑。常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥石膏砂浆、水泥黏土砂浆和石灰黏土砂浆等。5.2建筑砂浆的组成材料1.胶凝材料胶凝材料在砂浆中起着胶结的作用。它是影响砂浆流动性、黏聚性和强度等技术性质的主要组分，常用的有水泥、石灰等。胶凝材料的选用应根据砂浆的用途及使用环境来决定，对于干燥环境中使用的砂浆，可选用气硬性胶凝材料；对于潮湿环境或水中使用的砂浆，则必须选用水硬性胶凝材料。1）水泥配制砂浆可采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。水泥品种的选择方法与混凝土相同。水泥强度等级应根据砂浆品种及强度等级的要求进行选择。水泥强度等级应为砂浆强度等级的4~5倍。水泥强度等级过高，将使砂浆中水泥用量不足而导致保水性不良。为合理利用资源、℃约材料，在配制砂浆时，应尽量选用低强度等级的水泥。例如，M15及以下强度等级的砌筑砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；M15以上强度等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。在配制不同用途的砂浆时，还可采用某些专用和特种水泥，如用于砌筑砂浆的砌筑水泥，用于装饰工程的粘贴水泥。2）石灰在配制石灰砂浆或混合砂浆时，砂浆中需使用石灰。它不仅能作为胶凝材料使用，还能使砂浆具有良好的保水性。砂浆中使用的石灰技术要求见第3章。为保证砂浆的质量，应将石灰预先消化，并经“陈伏”，消除过火石灰的膨胀破坏作用后，再在砂浆中使用。在满足工程要求的前提下，也可使用工业废料，如电石灰膏等。为配制修补砂浆或有特殊要求的砂浆，有时也采用有机胶结剂作为胶凝材料。2.砂（细骨料）细骨料在砂浆中起着骨架和填充作用，对砂浆的流动性、黏聚性和强度等性能影响较大。性能良好的细骨料可提高砂浆的工作性和强度，尤其对砂浆的收缩开裂有较好的抑制作用。砂浆中使用的细骨料宜选用中砂，并应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）的规定，且应全部通过4.75mm的筛孔。人工砂、山砂及特细砂应经试配以满足砌筑砂浆技术条件要求。3.掺加料在砂浆中，掺加料是为改善砂浆的和易性而加入的无机材料，如粉煤灰、石灰膏、沸石粉等。在砂浆中掺加粉煤灰可改善砂浆的和易性，提高强度，℃约水泥和石灰。砂浆中使用的粉煤灰应满足水泥和混凝土用粉煤灰的要求。4.外加剂为改善砂浆的和易性和其他性能，还可在砂浆中掺入外加剂，如增塑剂、早强剂、减水剂、防冻剂、缓凝剂、防水剂等。在砂浆中掺用外加剂时，不仅要考虑外加剂对砂浆本身性能的影响，还要根据砂浆的用途，考虑外加剂对砂浆的使用性能的影响，并通过试验确定外加剂的品种和掺量。例如，在砌筑砂浆中使用外加剂时，不仅要检验外加剂对砂浆性能的影响，还要检验外加剂对砌体性能的影响。为了改善砂浆的和易性，可以在砂浆中掺入增塑剂（又称微沫剂）。增塑剂的主要成分是引气剂，经强力搅拌能在砂浆中产生微细泡沫，增加水泥的分散性，代替部分石灰膏使用。5.水砂浆拌合用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定，应选用洁净、无杂质的饮用水来拌制砂浆。为节约用水，经化验分析或进行对比试验验证合格的地表水、地下水、再生水等也可用于拌制砂浆。拌合用水不应有明显漂浮的油脂和泡沫，也不应有明显的颜色和异味。约30min5.3砂浆的技术性质土木工程中，要求砂浆具有如下性质:（1）新拌砂浆应具有良好的和易性。（2）硬化砂浆应具有一定的强度、良好的黏结力等力学性质。（3）硬化砂浆应具有良好的耐久性。5.3.1和易性新拌砂浆的和易性是指新拌砂浆是否便于施工并保证质量的综合性质，其概念与混凝土拌合物和易性相同。和易性好的新拌砂浆便于施工操作，能比较容易地在砖、石等表面上铺砌成均匀、连续的薄层，且与底面紧密地黏结。新拌砂浆的和易性可以根据其流动性和保水性来综合评定。1.流动性流动性是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性质。砂浆的流动性可以用稠度来表示。无论是采用手工施工，还是机械喷涂施工，都要求砂浆具有一定的流动性或稠度。砂浆的流动性和许多因素有关，用水量、胶凝材料的种类和用量、砂的种类和颗粒形状、砂浆的搅拌时间和放置时间、环境的温度和湿度等均影响其流动性。工程中砂浆的流动性可根据经验来评价、控制。实验室中可用砂浆稠度仪来测定其稠度值（沉入度），进而评价和控制其流动性。砂浆流动性的选择要考虑砌体材料的种类、施工时的气候条件和施工方法等影响因素2.保水性保水性是指新拌砂浆保持水分的能力,它也反映了砂浆中各组分材料不易分离的性质。新拌砂浆在存放、运输和使用过程中都应有良好的保水性,这样才能保证在砌体中形成均匀密实的砂浆缝,以保证砌体的质量。如果使用保水性不良的砂浆,在施工过程中,砂浆很容易出现泌水和分层离析现象,使流动性变差,不易铺成均匀的砂浆层,使砌体的砂浆饱满度降低。同时,保水性不良的砂浆在砌筑时,水分容易被砖、石等砌体材料快速吸收,影响胶凝材料的正常硬化。这不但会降低砂浆本身的强度,而且会使砂浆与砌体材料的黏结不牢,最终降低砌体的质量。影响砂浆保水性的主要因素有胶凝材料的种类及用量、掺加料的种类及用量、砂的质量及外加剂的品种和掺量等。5.3.2抗压强度及强度等级砂浆的强度等级是以尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm的三个立方体试块按标准条件制作并养护至28d的抗压强度代表值确定。根据《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T98-2010）的规定,水泥砂浆及预拌砌筑砂浆的强度等级可分为M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30共七个等级；水泥混合砂浆的强度等级可分为M5、M7.5、M10、M15共四个等级。影响砂浆抗压强度的因素很多,很难用简单的公式表示砂浆的抗压强度与其组成之间的关系。因此,在实际工程中,对于具体的组成材料,大多根据经验和通过试配,经试验确定砂浆的配合比。5.3.3翻结强度黏结力即砂浆与基底材料之间的黏结强度。它与砂浆的成分、水灰比等因素有关。砂浆的黏结强度直接影响砌体的强度、耐久性、稳定性和抗震性等。砂浆的黏结强度大小与砂浆抗压强度有密切关系。一般来说，砂浆的抗压强度越高，黏结强度越大。此外，砂浆的黏结强度还与基底材料的温度、表面状态、清洁程度、润湿情况及施工养护条件等有关。因此，砌筑墙体前应将块材表面清理干净，并浇水润湿，必要时要凿毛。砌筑后要加强养护，以提高砂浆与块材间的黏结强度。有的高级抹面施工常掺入乳胶或107胶，以增大砂浆的黏结强度。5.3.4耐久性砂浆应有良好的耐久性。为此，砂浆应与基底材料有良好的黏结力、较小的收缩变形。当受冻融作用影响时，对砂浆还应有抗冻性要求。具有冻融循环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%。硬化后的砂浆要与基底材料黏结成整体性的砌体，它在砌体中起传递荷载作用，并与砌体一起承受周围介质的物理、化学作用。因此，砂浆应具有一定的黏结强度、抗压强度和耐久性。试验证明，砂浆的黏结强度、耐久性随抗压强度的增大而提高，它们之间存在一定的相关性。5.4砌筑砂浆的配合比设计5.4.1砂浆配合比设计的基术要求砂浆配合比设计的基本要求如下：（1）砂浆拌合物的和易性应满足施工要求。（2）砂浆的强度、黏结强度、耐久性应满足设计要求。（3）经济上应合理,水泥和掺加料的用量应较少。5.4.2水泥砂浆的配合比设计水泥砂浆的材料用量可按表5-4选用。5.4.3砌砖(或多孔砌块)用水泥混合砂浆的配合比设计1.水泥混合砂浆配合比的计算步骤水泥混合砂浆的配合比应按下列步骤进行计算:（1）计算砂浆试配强度（fm,0）。（2）计算每立方米砂浆中的水泥用量（Qc）。（3）计算每立方米砂浆中石灰膏用量（Qd）。（4）确定每立方米砂浆中的砂用量（Qs）。（5）按砂浆稠度选择每立方米砂浆用水量（Qw）。2.水泥混合砂浆配合比的计算（1）砂浆的试配强度应按式（5-3）计算:（2）砂浆强度标准差的确定应符合下列规定:当有统计资料时,砂浆强度标准差应按式（54）计算（3）水泥用量的计算应符合下列规定:每立方米砂浆中的水泥用量,应按式（5-5）计算:（4）石灰膏用量Qd应按式（5-7）计算（5）每立方米砂浆中的砂用量Q,应按干燥状态（含水率小于0.5%）的堆积密度值作为计算值（kg）。（6）每立方米砂浆中的用水量Qm,可根据砂浆稠度等要求选用210~310kg。注: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。5.4.4掺粉煤灰的砌筑砂浆水泥粉煤灰砂浆材料用量可按表5-6选用5.4.5砌筑砂浆配合比试配、调整与确定1.砌筑砂浆配合比试配时的搅拌砌筑砂浆试配时应考虑工程实际要求,搅拌应符合下列规定:（1）砌筑砂浆试配时应采用机械搅拌。（2）搅拌时间应自开始加水时算起。对于水泥砂浆和水泥混合砂浆,搅拌时间不得少于120s。（3）对于预拌砌筑砂浆和掺有粉煤灰、外加剂、保水增稠材料等的砂浆,搅拌时间不得少于180s。2.砌筑砂浆配合比试配按计算或查表所得配合比进行试拌时,应按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2009）测定砌筑砂浆拌合物的稠度和保水率。当稠度和保水率不能满足要求时,应调整材料用量,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,其中一个配合比应为基准配合比,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、保水率合格的条件下,可将用水量、石灰膏、保水增稠材料或粉煤灰等活性掺加料用量做相应调整。砌筑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。3.砌筑砂浆试配配合比的校正5.4.6砌筑砂浆配合比设计例题【例5-1】某住宅楼工程采用砖砌体结构,夏季施工,需配制M7.5的水泥石灰混合砂浆用来砌筑砖墙。采用32.5级普通水泥,中砂（含水率小于0.5%）,砂的堆积密度为1460kg/m3。试求砂浆的配合比。5.5其他用途的砂浆5.5.1抹面砂浆凡粉刷在土木工程的建筑物（构筑物）或建筑构件表面的砂浆,统称为抹面砂浆。根据抹面砂浆功能的不同，可将抹面砂浆分为普通抹面砂浆、装饰砂浆、保温砂浆和具有某些特殊功能的抹面砂浆（如绝热砂浆、吸声砂浆、防射线砂浆和耐酸砂浆等）。对于抹面砂浆，要求其具有良好的和易性，易于抹成均匀平整的薄层，便于施工，还应有较高的黏结力，保证砂浆与底面牢固黏结。同时，还应变形较小，以防止其开裂脱落。处于潮湿环境或易受外力作用的部位（如地面和墙裙等），还应具有较高的耐水性和强度。1.普通抹面砂浆普通抹面砂浆具有保护建筑物（构筑物）及装饰建筑物和建筑环境的效果，是建筑工程中用量最大的抹面砂浆。其功能主要是保护墙体、地面不受风雨及有害杂质的侵蚀，提高防潮、防腐蚀、抗风化性能，增加耐久性，同时可使建筑物达到表面平整、清洁和美观的效果。2.装饰砂浆粉刷在建筑物内外表面，具有美化装饰、改善功能、保护建筑物的抹面砂浆称为装饰砂浆。装饰砂浆施工时，底层和中层的抹面砂浆与普通抹面砂浆基本相同，不同的是装饰砂浆的面层要选用具有一定颜色的胶凝材料、骨料并采用特殊的施工操作工艺，使表面呈现出各种不同的色彩、质地、线条、花纹和图案等装饰效果。3.保温砂浆保温砂浆又称绝热砂浆，是采用水泥、石灰、石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶砂、陶粒或聚苯乙烧泡沫颗粒等轻质多孔骨料，按一定比例配制而成的砂浆。保温砂浆具有轻质、绝热保温、吸声等性能，其导热系数为0.07~0.10W/（m.