砂浆强度的影响因素分析

王洋

摘要：建筑施工中，砂浆是一种用量较大的胶结材料。近年来，一些工地对砌筑砂浆的质量重视不够，在用料的质量配料数量、组砌型式和试块制做等环节不够严格细致，造成砂浆的和易性差，强度离散性大。实践证明，砂浆质量的好坏直接影响到砌体的抗压强度和粘结力，对砌体承载力影响极大。根据实际使用研究了砂灰比、水灰比、细度模数、含泥量对砂浆抗压强度的影响，并对结果产生的可能原因进行了初步分析。结果表明砂浆的强度跟砂灰比之间存在良好的线性关系，同时水灰比对砂浆强度的影响不明显。砂子细度模数和含泥量也会对砂浆的强度产生一定的影响。

关键词：砂灰比；水灰比；细度模数；含泥量；抗压强度

导言：

水运工程中，砂浆主要用于砌筑工程中，而且砌筑材料大多是不透水的石材。对于砂浆配合比的计算通常依据《砌筑砂浆配合比设计规程》 （JGJ98-2010）来计算。其算过程分为（1）计算砂浆试配强度；（2）计算每立方米砂浆中的水泥用量；（3）计算每立方米砂浆中的石灰膏用量；（4）确定每立方米砂浆中的砂用量；（5）按砂浆稠度选每立方米砂浆用水量；（6）配合比适配、调整与确定。

但是按标准实际试验的过程中所得试验结果并不是很理想，按标准要求水泥的用量是根据砂浆的适配强度来确定的，也就是说砂浆的强度有水泥用量来决定。但是实际操作过程中，经常会遇到在水泥用量相同的情况下，所得28d强度差别较大，或在水泥用量差别较大的情况下，而28d强度并没有很明显的差别。因此有必要对影响砂浆强度的因素进行分析，以便为以后的实际工作提供借鉴。

影响砂浆强度因素主要有两大类：一是原材料的种类和性质；二是砂浆中各个原材的比例。原材料主要是水泥、砂子，在相同用量的情况下水泥的强度越高所得砂浆的抗压强度也越高，砂子对砂浆抗压强度产生影响的因素可能有砂子的粗细程度和含泥量。砂浆中各原材的比例综合起来就是水灰比和砂灰比。下面对上述可能对砂浆强度产生影响的因素进行一一分析：

1 试验材料及试验方法

1.1 原材料

1.1.1 采用黄骅港临港金隅水泥厂生产的P.O42.5水泥。

1.1.2 采用细度模数2.6，含泥量1.2，产地为石家庄的中砂，其级配见表1。

1.1.3 自来水

砂级配分析表 表1

公称粒径（mm）	5.00	2.50	1.25	0.63	0.315	0.16
分计筛余（%）	4.7	7.2	18.9	22.9	24.5	19.6
累计筛余（%）	4.7	11.9	30.8	53.7	78.2	97.8

1.2 试验方法

砂浆的搅拌制备以及成型、养护和抗压强度试验均按照JTJ270-98附录A中的方法进行。

2 砂灰比对砂浆强度的影响

为了能够准确反映砂灰比对砂浆强度的影响，我们固定水灰比不变为0.5，分别拌制砂灰比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1砂浆配合比，然后分别测定其7d和28d的强度，结果如表2所示：

表2

砂浆配合比	7d强度（MPa）	28d强度（MPa）
1:2:0.5	37.8	47.1
1:3:0.5	26.4	34.3
1:4:0.5	20.3	26.5
1:5:0.5	12.3	17.8
1:6:0.5	8.6	13.5

2.1 灰砂比对砂浆抗压强度的影响

有图1中的数据可以看出在水灰比一定的情况下，砂浆的抗压强度随砂灰比的增大而减小，且近似成线性关系。这种现象产生的原因可能是砂灰比增大使得单方砂浆中砂子用量提高，而相对的水泥用量减少，这样一方面降低了包裹砂粒的水泥浆膜厚度，另一方面增加水泥石与砂粒之间的界面过渡区的面积，而界面过渡区是砂浆内部结构受力最容易破坏的部位。水泥浆膜厚度的降低和界面过渡区面积的增大都会导致砂浆强度的降低。

3 水灰比对砂浆抗压强度的影响

同样为了研究水灰比是否对砂浆的抗压强度有影响，我们仍按上面的方法，固定砂灰比不变为3:1，我们分别拌制水灰比为0.4、0.5、0.6和0.7的砂浆配合比，然后分别测定其7d和28d的抗压强度。试验结果如下表所示：

表3

砂浆配合比	7d抗压强度	28d抗压强度
1:3:0.4	24.7	34.3
1:3:0.5	23.6	35.4
1:3:0.6	23.1	34.8
1:3:0.7	22.5	34.0

图2 水灰比对砂浆抗压强度的影响

有表3的数据可以看出在砂灰比一定的情况下，改变水灰比对砂浆强度的影响很小。有图2中的曲线也可以看出曲线上下波动很小近似与水平线。由此可以认为水灰比对砂浆的强度几乎没有影响。

4 砂子的粗细程度对砂浆抗压强度的影响

分别选取细度模数为1.8、2.6和3.4的细砂、中砂和粗砂分别进行试验。为了使试验结果更具说服性对于细度模数为1.8和3.4的砂子用细度模数为2.6的砂子用试验筛筛分成单粒级，按照设计的细度模数计算各粒级比例，将所需单粒级混合均匀配制成细度模数为1.8和3.4的砂子。选取强度等级不同的5中砂浆的配合比进行试验，然后测定其28d的抗压强度。试验数据如表4所示：

表4

砂浆配合比	28d抗压强度（MPa）
	细砂	中砂	粗砂
1:1.5:0.38	24.3	54.3	35.7
1:3.0:0.56	15.5	34.3	25.6
1:4.0:0.72	13.4	26.5	20.4
1:4.6:0.79	11.6	20.5	17.5
1:5.5:0.96	8.8	11.4	13.2

图3 砂细度模数对砂浆抗压强度的影响

由表4中的数据和曲线图3我们可以看出：

（1）采用细砂的砂浆28d抗压强度要低于同配比的粗砂和中砂的抗压强度，并且随强度等级的提高，强度差距的趋势逐渐增大。

（2）采用粗砂的砂浆28d抗压强度在较低强度等级时，抗压强度要略微高于中砂和细砂的配比，但是随着强度等级的提高，粗砂砂浆的抗压强度低于中砂砂浆的抗压强度，砂浆强度等级越高趋势越明显。采用粗砂的砂浆抗压强度要高于同配比的细砂砂浆的抗压强度。

（3）产生上述现象的原因可能是由于采用特细砂时，由于砂子颗粒细、比表面积大，这样就造成了再相同水泥用量的情况下包裹砂粒的水泥浆膜变薄；同时由于砂粒过细不能在砂浆内部形成较好的骨架结构使浆体填充其间，因此两方面原因叠加使得细砂砂浆的强度降低，所配制的砂浆强度等级越高这种差异越明显。

对于粗砂，虽然颗粒总的比表面积变小包裹砂粒的水泥浆膜变厚，但是由于砂子密度模数较大，颗粒级配中的细颗粒含量较少，对粗颗粒所形成的骨架孔隙填充不够密实，所以再低强度砂浆中由于水泥用量较少，砂粒砂浆膜的厚度对强度起主要作用，但是随着强度等级的提高水泥用量的增加，使得无论使用粗砂、中砂还是细砂拌制的砂浆，其砂粒的水泥浆膜厚度都变大，而这时对强度起主要作用的就是砂浆骨架填充的密实程度。而采用级配良好的中砂正好中和了细砂和粗砂的优点，即可以形成厚度合适的水泥浆膜，又有足够的细颗粒填充骨架的空隙形成密实的结构。

4 砂的含泥量对砂浆强度的影响

我们采用含泥量为1.2的石家庄中砂，然后各取2500g分别配制含泥量为2.0%、3.0%和5.0%的砂子，其配制数据如表5所示。

表5

含泥量	1.2	2.0	3.0	5.0
加入泥土质量（g）	0	20	45	95

采用上表中含泥量的砂子按配合比C:S:W=1:3:0.5分别拌制砂浆，然后成型砂浆试块，分别测定其7d和28d的抗压强度。数据如表6所示：

表6

含泥量	1.2	2.0	3.0	5.0
7d抗压强度（MPa）	23.7	23.0	20.4	15.2
28d抗压强度(MPa)	33.4	31.2	29.3	21.8

图4 砂含泥量对砂浆抗压强度的影响

由表6中数据和曲线图4可以看出随着含泥量的增加，砂浆7d和28d的强度都呈现下降趋势。在含泥量小于3%的时候强度变化较为平缓，下降幅度不大；当含泥量为5%时砂浆抗压强度大幅度下降。

产生上述现象的原因是由于泥粉是颗粒很细的非活性物质，它们会吸附大量的水分，一方面使得水泥浆和集料之间的界面区粘结变差，影响了浆体与集料的粘结；另一方面它们吸附的水分是自由水，易蒸发，蒸发后，泥粉颗粒收缩粉化容易在砂浆内部形成孔洞，从而劣化了砂浆的内部的密实结构使得强度降低。

5 结论

（1）砂浆的强度收砂灰比控制，且与砂灰比之间存在良好的线性关系。

（2）水灰比的变化与砂浆的强度之间没有太大必然的联系。

（3）砂浆的细度模数会对砂浆的强度产生一定的影响，砂粒过粗或过细都会降低砂浆的抗压强度。

（4）砂浆的抗压强度与含泥量之间呈负相关，含泥量越大砂浆的强度越低。

参考文献：

[1]JTJ270-98. 水运工程混凝土施工规范[S].

[2]JGJ98-2010.砌筑砂浆配合比设计规程[S].