第四节 混凝土与砂浆
混凝土,简称为砼,是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。
一、混凝土
(一)普通混凝土
普通混凝土是指以水泥为胶凝材料,砂和石子为集料,经加水搅拌、浇筑成形、凝结固化形成的具有一定强度的人工石材,即水泥混凝土。水泥混凝土是目前工程上使用量最大的混凝土品种。
1.组成材料的作用
在混凝土的组成材料中,砂、石是集料,对混凝土起骨架作用,其中小颗粒的集料填充大颗粒的空隙。水泥和水组成水泥浆,它包裹在所有粗、细集料的表面并填充在集料空隙中。在混凝土硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予混凝土拌合物流动性,便于施工;在混凝土硬化后起胶结作用,把砂、石集料胶结成整体,使混凝土产生强度,成为坚硬的人造石材。
2.组成材料的技术要求
混凝土的质量和技术性质,在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的,还与混凝土施工工艺(配料、搅拌、捣实成形、养护)有关。因此,首先必须了解混凝土原材料的性质、作用及质量要求,合理选择原材料,才能保证混凝土的质量,并降低成本。
(1)水泥。水泥是混凝土中最重要的组分,水泥的合理选用主要包括以下问题:
①水泥品种的选择。配制混凝土用的水泥品种,应根据混凝土的工程性质与特点、工程所处环境与施工条件,按所掌握的各种水泥特性进行合理选择。
②水泥强度等级的选择。原则上是配制高强度等级的混凝土选用高强度等级的水泥,低强度等级的混凝土选用低强度等级的水泥。一般对于普通混凝土,以水泥强度为混凝土强度的1.5倍左右为宜,对于高强度等级的混凝土可取1倍左右。
(2)集料。混凝土用的集料按其粒径大小分为细集料和粗集料两种,粒径为0.16~5mm的集料称为细集料,粒径大于5mm的称为粗集料。通常在混凝土中,粗、细集料的体积要占混凝土总体积的70%~80%,集料质量的优劣,会对混凝土各项性质造成很大影响。
①细集料。混凝土的细集料主要采用天然砂,有时也可用人工砂。天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而成的,按其产源不同可分为河砂、湖砂、海砂及山砂等几种。河砂、湖砂和海砂颗粒的表面比较圆滑而洁净,产源多,但海砂中常含有碎贝壳及盐类等有害杂质。山砂是岩体风化后在山间适当地形中堆积下来的岩石碎屑,其颗粒多具棱角,表面粗糙,砂中的含泥量及有机杂质较多。相对比较河砂较为适用,所以建筑工程中普遍采用河砂作为细集料。我国标准规定,天然砂按其技术要求分为优等品、一等品及合格品三个等级。人工砂是将天然岩石破碎而成的,其颗粒富有棱角,比较洁净,但砂中的针片状颗粒及细粉含量较多,且成本较高,一般只有在当地缺少天然砂源时才采用人工砂。
混凝土用砂要求其砂粒质地坚实、洁净,有害杂质含量要少,不宜混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和煤渣等杂物;不能含有活性二氧化硅等物质,以免产生碱-集料反应而导致混凝土破坏。合格品砂中的含泥量(粒径小于0.08mm的黏土、淤泥与岩屑)不大于5.0%,黏土块的含量(浸水后粒径大于0.63mm的块状黏土)小于1.0%。
在配制混凝土时,要考虑砂的颗粒级配和粗细程度。
a.砂的颗粒级配。砂的颗粒级配指砂中不同粒径颗粒的组配情况。若砂的粒径相同,则其空隙很大,如图1-5(a)所示,在混凝土中,填充砂间空隙的水泥浆用量就多;当用两种粒径的砂搭配时,空隙就减少了,如图1-5(b)所示;如果用三种粒径的砂组配,空隙就更少,如图1-5(c)所示。由此可以得出结论,当砂中含有较多的粗颗粒,并以适量的中颗粒及少量的细颗粒填充其空隙时,即具有良好的颗粒级配,则可使砂的空隙率和总表面积均较小,这种砂比较理想。使用良好级配的砂,不仅所需水泥浆量较少,经济性好,而且还能提高混凝土的和易性、密实度和强度。
图1-5 集料的颗粒级配
对细度模数为1.6~3.7之间的普通混凝土用砂,根据0.6mm筛的累计筛余百分率分成三个级配区,见表1-8。混凝土用砂的颗粒级配应处于三个级配区中的任一级配区。一般处于Ⅰ区的砂较粗,属于粗砂;Ⅲ区砂细颗粒多;Ⅱ区砂的粗细适中,级配良好,拌制混凝土时宜优先选用。
表1-8 砂的颗粒级配
b.砂的粗细程度。砂的粗细程度指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度。砂通常分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。在配制混凝土时,在相同用砂量的条件下,采用细砂则其总表面积较大,而用粗砂则其总表面积较小。砂的总表面积越大,则在混凝土中需包裹砂粒表面的水泥浆越多,当混凝土拌合物的和易性要求一定时,用较粗的砂拌制混凝土显然要比用较细的砂所需的水泥浆量少。但若砂过粗,易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象,影响混凝土的工作性。因此,用于配制混凝土的砂,既不宜过细,也不宜过粗。
评定砂的粗细,通常用筛分析法。筛分析法是用一套孔径为5.00mm、2.50mm、1.25mm、0.630mm、0.315mm、0.160mm的标准筛,将预先通过孔径为10.0mm筛的干砂试样500g由粗到细依次过筛,然后称量各筛上余留砂样的质量,计算出各筛上的分计筛余百分率(a)和累计筛余百分率(β),见表1-9。
表1-9 分计筛余百分率和累计筛余百分率
砂的粗细程度,工程上常用细度模数Mx表示,其计算公式为
细度模数越大,表示砂越粗。细度模数在1.6~2.2为细砂,在2.3~3.0为中砂,在3.1~3.7为粗砂。普通混凝土用砂的细度模数范围在1.6~3.7,以中砂为宜。
②粗集料。粗集料常用碎石和卵石。碎石与卵石相比,表面比较粗糙、多棱角,空隙率大、表面积大,与水泥的粘接强度较高。粗集料的颗粒级配按供应情况分为连续粒级和单粒级,判定级配也是通过筛分法进行的。粗集料的粗细程度通常用最大粒径表示。粗集料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4,并不得大于钢筋最小净距的3/4;对混凝土实心板,最大粒径不得大于板厚的1/2,并不得超过50mm。粗集料最大粒径增大时,集料总表面积减少,可减少水泥浆用量,节约水泥,有助于提高混凝土密实度。因此,当配制中等强度以下的混凝土时,应尽量采用粒径大的粗集料。
(3)混凝土拌和及养护。凡能饮用的自来水及清洁的天然水都能用于养护和拌制混凝土。不能使用污水、酸性水和含硫酸盐超过1%的水。海水可用于拌制素混凝土,但不能拌制钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土,也不能拌制有饰面要求的混凝土。
3.配合比设计
普通混凝土配合比是指混凝土中水泥,粗、细集料和水等各项组成材料用量之间的比例关系。通常用两种表示方法:一种是以每立方米混凝土中各材料的用量来表示,如水泥500kg,石子1560kg,水380kg;另一种是以各种材料相互间的质量比来表示(以水泥质量为1),如水泥∶砂子∶石子∶水=1∶2.1∶4.2∶0.6。
在混凝土配合比中,水灰比、单位用水量、砂率是三个重要参数,直接影响混凝土的技术性质和经济效益。混凝土配合比设计就是要正确确定这三个参数。
混凝土配合比设计的步骤如下。
①根据选定的原材料及配合比设计的基本要求,通过经验公式、经验表格进行初步配合比设计,即确定配制强度→确定水灰比→确定单位用水量→计算混凝土的单位水泥用量→确定合理砂率→确定1m3混凝土的砂、石用量。
②在初步配合比的基础上,经试拌、检验,并调整到和易性满足要求时,得出基准配合比;在实验室进行混凝土强度检验、复核,得出设计配合比。
③以现场原材料情况(如砂、石的含水率等)修正设计配合比,得出施工配合比。
混凝土配合比设计要满足混凝土结构设计的强度等级、施工时混凝土拌合物和易性要求、与使用环境相适应的耐久性要求和节约成本的经济性要求四个方面。
4.技术性质
混凝土是由各组成材料按一定比例拌和而成的,尚未凝结硬化的材料称为混凝土拌合物,硬化后的人造石材称为硬化混凝土。混凝土拌合物的主要性质是和易性,硬化混凝土的主要性质为强度和耐久性。
(1)和易性。和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀、密实,是一项综合性能。和易性包括流动性、黏聚性和保水性三个方面。
①流动性是指混凝土能够均匀、密实地填满模型的性能。
②黏聚性是指拌合物在运输及浇筑过程中具有一定的黏性和稳定性,不会产生分离和离析现象,保持整体均匀的能力。黏聚性差的拌合物中,集料容易与砂浆分离,并出现分层现象,振实后的混凝土表面还会出现蜂窝和孔洞。
③保水性是指拌合物保有一定水分不使泌出的能力。保水性差的拌合物易在混凝土内部形成泌水通道,降低混凝土的密实度、抗渗性、强度和耐久性。
影响和易性的因素有:用水量、水灰比(通常在0.5~0.8)、砂率(指混凝土中砂的用量占砂、石总量的质量分数)、水泥品种、集料性质、时间、温度及外加剂等。
拌合物的和易性用维勃稠度法和坍落度法测定。混凝土拌合物按照维勃稠度的大小分为超干硬性混凝土、特干硬性混凝土、干硬性混凝土和半干硬性混凝土。混凝土拌合物按照坍落度的大小分为低塑性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土和大流动性混凝土。
(2)混凝土强度。混凝土的抗压强度和强度等级。混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度,其中以抗压强度为最高,所以混凝土主要用于抗压。根据标准规定,以边长为150mm的立方体试块,在温度为20℃左右、相对湿度大于90%的标准养护条件下养护28d测得的抗压强度值,称为立方体抗压强度fcu。
混凝土按强度分成若干强度等级。混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值fcu,k划分的。立方体抗压强度标准值是立方体抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值的百分率不超过5%,即有95%的保证率。混凝土的强度等级分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。影响混凝土强度的因素包括以下几个方面。
①水泥强度和水灰比。混凝土强度主要决定于水泥石与粗集料界面的黏结强度,黏结强度又取决于水泥石强度。水泥石强度取决于水泥强度和水灰比。在水泥强度相同的情况下,混凝土强度则随水灰比的增大有规律地降低。但并不是说水灰比越小越好,水灰比过小,水泥浆过于干稠,混凝土不易密实,反而会导致混凝土强度降低。
②龄期。在正常情况下,混凝土强度随着龄期的增长而增加,最初的7~14d内增长较快,以后逐渐变慢,28d后强度增长更慢,可持续几十年。
③养护温度和湿度。混凝土浇捣后,必须保持适当的温度和足够的湿度,使水泥充分水化,以保证混凝土强度的不断发展。一般规定,在自然养护时,对由硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥配制的混凝土,浇水保湿的养护日期不少于7d;火山灰水泥、粉煤灰水泥和掺有缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土,浇水保湿的养护日期不得少于14d。
为提高混凝土强度,通常可采取以下几种措施。
a.采用高强度等级水泥。
b.采用干硬性混凝土拌合物。
c.采用湿热处理,包括蒸汽养护和蒸压养护。蒸汽养护是在温度低于100%的常压蒸汽中进行的,一般混凝土经16~20h的蒸汽养护后,强度可达正常养护条件下28d强度的70%~80%;蒸压养护是在175℃、0.81MPa的蒸压釜内进行的,在高温、高压条件下提高混凝土强度。
d.改进施工工艺。加强搅拌和振捣,采用混凝土拌和用水磁化和混凝土裹石搅拌法等新技术均可提高混凝土强度。
e.加入外加剂。如加入减水剂和早强剂等,可提高混凝土强度。
(3)混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗炭化性以及防止碱-集料反应等的统称。提高耐久性的主要措施包括以下几点。
①选用质量好的砂、石,严格控制集料中的泥及有害杂质的含量。
②选用适当品种的水泥。
③严格控制水灰比并保证足够的水泥用量。
④采用级配好的集料。
⑤适当掺用减水剂和引气剂。
5.主要优、缺点
(1)普通混凝土的主要优点
①原材料来源丰富。混凝土中约70%以上的材料是砂、石料,属地方性材料,可就地取材,避免远距离运输,因而价格低廉。
②施工方便。混凝土拌合物具有良好的流动性和可塑性,可根据工程需要浇筑成各种形状、尺寸的构件及构筑物。混凝土拌合物既可现场浇筑成形,也可预制。
③性能可根据需要进行调整。通过调整各组成材料的品种和数量,特别是掺入不同的外加剂和掺合料,可获得不同施工和易性、强度、耐久性或具有特殊性能的混凝土,满足工程上的不同要求。
④抗压强度高。混凝土的抗压强度一般在7.5~60MPa之间。当掺入高效减水剂和掺合料时,强度可达100MPa以上。而且,混凝土与钢筋具有良好的匹配性,浇筑成钢筋混凝土后,可以有效地改善混凝土抗拉强度低的缺点,使混凝土能够应用于各种结构部位。
⑤耐久性好。原材料选择正确、配合比合理、施工和养护良好的混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能,且对钢筋有保护作用,可保证混凝土结构长期性能稳定。
(2)普通混凝土存在的主要缺点
①自重大。1m3混凝土重约2400kg,所以构筑物自重较大,导致地基处理费用增加。
②抗拉强度低,抗裂性差。混凝土的抗拉强度一般只有抗压强度的1/10~1/20,易开裂。
③收缩变形大。水泥水化和凝结硬化引起的自身收缩和干燥收缩大,易产生混凝土收缩裂缝。
(二)防水混凝土
普通混凝土由于不够密实,在有压力水作用下会造成透水现象,同时水的不断浸透将会加剧其溶出型侵蚀,因此,经常受水压力作用的工程和构筑物,必须在其表面制作防水层,如使用水泥砂浆防水层、沥青防水层或金属防水层等。但是这些防水层施工复杂、成本又高,若能够提高混凝土本身的抗渗性能、达到防水要求,就可省去防水层。
防水混凝土是指提高混凝土抗渗性能,以达到防水要求的一种混凝土,一般是通过改进混凝凝土组成材料质量、合理选取混凝土配合比和骨料级配以及掺加适量高效外加剂的方法,保证混凝土内部密实或堵塞混凝土内部毛细血管通路,使混凝土具有较高的抗渗性能。防水混凝土多适用于园林给排水工程、水景工程、水中假山基础等防水工程及地下水位较高的各种建筑基础工程。
1.普通防水混凝土
普通防水混凝土是依据提高砂浆密实性和增加混凝土的有效阻水截面,常采用较小的水灰比(不大于0.6),较高的水泥用量(不小于320kg/m3)和砂率(不小于0.35),改善砂浆质量,减少混凝土孔隙率,改变孔隙特征,使混凝土具有足够的防水性。
2.集料级配法防水混凝土
集料级配法防水混凝土是指将三种及以上不同级配的砂、石集料按照一定的比例混合调制,使砂、石混合级配满足混凝土的最大密实度要求,即提高抗渗性,以达到防水的目的。
3.外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是掺入适量外加剂来改善混凝土结构,以提高抗渗性,常用的外加剂有以下几种。
①加气剂。常用松香热聚物或由松香皂和氯化钙组成的复合加气剂。
②密实剂。一般用氢氧化铁或氢氧化铝的溶液。
(三)装饰混凝土
装饰混凝土采用的是表面处理技术,它在混凝土基层面上进行表面着色强化处理,通过色彩、色调、质感、款式、纹理、机理和不规则线条的创意设计、图案与颜色的有机组合,创造出各种天然大理石、花岗岩、砖、瓦、木地板等天然石材铺设效果,具有图形美观自然、色彩真实持久、质地坚固耐用等特点。
表面处理可以用在平面上,例如路面、坡道和台阶踏步,也可用在立面上,例如墙、柱。尽管平面、立面都可以进行表面处理,但是具体方法却不一样。平面上的表面处理可以和混凝土凝固过程同时进行;而立面上的表面处理则只能等到混凝土完全凝固,模具拆除以后才能进行。
1.平面表面处理
和所有户外路面一样,安全性是选择表面处理方式的最主要的考虑因素。混凝土可以用抹子刮平,产生非常光滑的表面。这种表面也许适合家里的车库或地下室,但是如果用于室外空间,就太滑了,尤其是湿了的时候。几乎在所有的情况下,都应该给路面加上可以增加摩擦力的肌理。所以在选择表面处理方式的时候,千万不能在安全性上面犯错。
(1)抹平表面。手工抹平表面处理在现浇混凝土凝固之前就完成了。这种工艺可选的工具种类很多,可以根据具体要求做出选择。钢制或铝制的金属泥刀可以创造出更光滑的表面,木质泥刀则会制造出更多的肌理。熟练的工人既能够制造出与众不同的、由弧线和漩涡组成的图案,也可以制造出十分光滑的表面。
(2)扫帚纹表面。扫帚纹是室外现浇混凝土表面最常用的处理方法。其名称来自于使用的工具,在制造扫帚纹时,使用一把很宽的扫帚在混凝土表面刮出连贯的、细细的、平行的条纹。绘制详图时,设计师只在现浇混凝土旁边标注“扫帚纹”是不够的。因为这种纹理也是路面的重要视觉因素,所以设计师有责任提供全部有关条纹的角度和方向等信息。通常条纹的方向与交通流向互相垂直,这样条纹的曲折和不均匀就不容易被看到。另一种常见的图案是将条纹按平行方向与垂直方向交错布置,可以在控制缝处改变条纹方向,也可以在面状混凝土路面上呈棋盘形交错布置,每个相邻的格子纹路相互垂直。
(3)浮露集料表面。在现浇混凝土路面上,将混凝土中的一部分集料暴露出来,会形成一种颇具吸引力的表面,这种表面被命名为浮露集料表面,将集料的地位提升到了路面设计中的主角。浮露集料现浇混凝土路面的施工有两种基本的方法:第一种,也是最常用的一种方法,是在混凝土凝固过程中的特定时间点,将其表面的一部分材料去除,露出集料;第二种方法,是将用在表面的集料铺在未凝固的混凝土路面上,再施压将其嵌进混凝土的表面中。这两种方法对施工技术、时间掌握的要求都很高,直接关系到最后是否能成功。不管采用哪种方法,都会耗费更多劳动力,增加投资。
就像扫帚纹一样,设计师应该完全掌握浮露集料表面最终的景观效果。因为露出的集料对总体外观有着决定性的作用,所以设计师有责任精心选择并指定其颜色、质地、一致性和尺寸。最好的浮露集料表面,结合了石粒温暖、丰富的视觉趣味和混凝土的强度、持久性。
(4)印花表面。印花表面是在混凝土还湿着的时候将花色压印上去的。印花表面混凝土路面的铺设与平整过程和其他现浇混凝土路面相同。然后,趁着混凝土仍然是可塑的,将指定的图案印到它的表面上。在早期的仿石印花表面中,图案的重复方式与壁纸相同,很容易看出图案是按某种规律重复出现的。但是自然界中没有两块石板完全一样,所以这时的仿石印花人工痕迹很重。现在,随着技术的进步,允许图案有更大的随机性。这种模式中的每块“石板”是靠一种“关节”连接,一块块铺展开来的。这种关节就是各种长度的接缝,由接缝隔出一块块“石板”。一段这种图案可以反复镜像,从而产生一个连续不断的图案。这样就在一定程度上消除了图案的规律性。
尽管印花混凝土的施工过程和最终表现都已经经过了许多改进和提高,但是本质上还是用一种材料模仿其他的材料。所以这种方法往往被一些不屑伪饰的设计师抛弃。最终,个别设计师在特定项目中使用印花表面,因为它的各项指标符合具体的客户、预算,以及物质环境和历史沿革的要求。
(5)岩盐表面。岩盐表面是指新浇的混凝土表面散布着盐晶体。盐晶体是用辊子碾压进混凝土表面的。混凝土凝固后,清洗其表面,这个过程使盐溶解进入混凝土表面上的麻点和小洞中。
2.垂直表面处理方法
尽管用于水平面和垂直面的现浇混凝土配方可能十分类似,但是它们的施工方法却有着根本的不同。混凝土铺装时使用的模板留下的纹理很少能被看到,因为之后还要进行表面处理,模压成型的路面板被表面层所覆盖,本章前面已经讲述了各种表面处理方法。相反,模压成型的混凝土墙面在模板拆除后却保留下模板的纹理。因此,模板本身在墙面或其他垂直面上扮演着更加重要的角色。此外,因为在混凝土完全凝固前,模板都不能被拆除,所以任何运用在水平铺装面上的要趁湿进行的表面处理方法都无用武之地了。
(1)模压表面。模压表面是指墙的暴露表面是由模板压成的。这是成本最低、施工步骤最少的浇筑方法,不过也是设计师最难以控制最终质量和效果的方法。除非设计师为了创造某种特别的纹理或图案而定制模板,否则最终的效果就是由施工承包商所使用的模板决定的。湿的混凝土会填满模板间的所有空隙。低档胶合板制成的模板会直接将自己的纹理印在混凝土表面形成暗纹,并且不整齐。这也许适用于工业建筑、货运停车场和货运码头,但是对于公共性的景观来说就难免太粗糙了。即使承包商尽了最大努力充分灌注模板,经过充分振捣的混凝土,依然会产生气泡和空隙,并且要等到混凝土完全凝固,模板拆除后才能看到它们。为了填补这些空隙,通常唯一的方法就是给墙面打上难看的、很难与原墙面匹配的补丁。在不同的工作日内,或使用不同批次的混凝土浇筑的墙体也可能会不匹配。模板接缝处也是导致墙面不一致的潜在隐患。如果密封不严密,这里的混凝土会更快地干燥和凝固,因此留下明显的颜色差异,也可能渗出潮湿的混凝土,导致墙面出现高差或皱褶。鉴于模压成型的现浇混凝土墙面存在这么多的视觉不一致的风险,所以人们已经发明了多种方法来隐藏、减轻或消除这些问题。
(2)喷砂表面。喷砂,顾名思义,是用高压将粗砂高速喷射到墙面上的表面处理方法,能够去除一定量的墙面厚度。这种方法可以软化和减轻墙面上的任何缺陷,赋予墙面一种砂纸般的质感。设计者可以指定轻度、中度或重度的喷砂处理。这些等级的意思是,在设定的范围内,在喷砂过程中去除的表面材料的数量不同。去除了混凝土的“外壳”后,会使其中的集料暴露出来。这还能够增加混凝土墙面的趣味性,改变其整体色调。这种方法也可以用来掩饰模压混凝土表面固有的一些缺陷。
(3)凿石锤处理表面。凿石锤处理的表面可以被认为是一种极端的喷砂处理表面。与高速喷射的粗砂不同,这种方法是用机械工具(锤)反复冲击混凝土表面,创造了比重度喷砂表面更加粗糙的肌理。凿石锤最常用的动力方式是气动,所以也被称为气动锤;人力凿石锤是一个成本较低、但工作量极高的选择。凿石锤处理后的表面有很多小坑,这些小坑的形状、排列方式等是决定表面肌理是否自然的关键。
凿石锤表面甚至可以隐藏模压成型混凝土表面上最严重的缺陷,但这种表面太粗糙了,容易刮伤皮肤。与喷砂处理的表面一样,这两种表面的总体均匀度和一致性都很大程度上取决于操作人员的技术和经验。
(4)衬层模板成型表面。以上讨论的垂直表面处理方法都是在混凝土完全凝固,模板拆除后进行的。还有一种与它们不同的做法是在模板内侧加上可多次使用的塑料或橡胶衬层,这些衬层上带有各种纹理和图案。湿的混凝土灌注进模板后就会复制出这些纹理和图案。衬层的选择范围非常广,唯一的限制就是预算的大小。有时人们希望用混凝土来模拟其他材料,如砖或石(规则的或不规则的);有时希望创造几何的、抽象的图案;有时又希望创造有机的、具象的纹理。衬层模板成型的表面与印花表面有相似之处,有许多相同的优点,例如经济性和视觉趣味性;也有许多共同的关键点,例如对技巧和一致性的要求。和印花混凝土一样,混凝土墙面也能够拥有色彩和光泽,并且两者可以使用同样的染色剂。
衬层模板成型同样不能避免气泡或空隙的问题,进行修补后可能和模压成型的混凝土表面一样难看。然而,衬层模板确实为创造传统形式的墙面提供了一种更经济的方法,因为用的是现浇混凝土,而不是真正的一块块的砖或石。
(四)沥青混凝土
对于沥青混凝土公认的平庸视觉品质和它对雨水排水、径流的影响,批评之声已经是老生常谈了。然而,这种材料的广泛使用,特别是大量用于道路、停车场,也是完全可以预料到的,因为不断增多的机动车和司机都要求更安全、更方便、更工程化的行驶路面。如今这种材料的经济性、功能性和易维护性一同赋予了它在各种表面铺装材料中的突出地位。
1.沥青混凝土的特性
在很多方面,沥青混凝土和水泥混凝土存在相似性。两者本质上都是将大量集料(如砂、石)黏结在一起,硬化形成的聚合物,都是可以形成各种形状的、不可弯折的固体,并会随着时间逐渐变硬。二者的不同在于水泥混凝土的强度来自于水泥的水化,而沥青混凝土的强度来自一种石油黏结剂——沥青。因为使用了沥青,沥青混凝土相比水泥混凝土就有一个独特的优点:结构弹性。两者都完全固化后,前者拥有一定的结构弹性,后者则没有此特性且易碎。这种弹性使路面不再需要伸缩缝和控制缝,因此节省了施工时间和费用。
沥青混凝土路面施工必须趁混合物保持一定温度的时候进行,所以称为热拌沥青混凝土,其中的黏结剂温度超过148.9℃,并且在混合物的温度降到85℃之前必须完成摊铺和碾压。热拌沥青混凝土通过压路机多次滚压加强密度和表面平滑度。随着混合物逐步降温,就形成了耐用的、均匀的路面。
2.装饰性沥青混凝土
通过技术处理,改善沥青混凝土固有的弱点——视觉兴奋点或丰富性的缺失,称为装饰性沥青混凝土。热拌混凝土可以在一定程度上具备其原本没有的色彩、肌理、图案,供设计师选择。这些装饰效果会耗费额外的工作量和材料,所以不是免费的。但是即使沥青混凝土增加装饰性后,施工费用还是比石材等单元铺装的费用低,是设计师的经济选择。
集料黏结,是将设计师选定的集料浸渍在热拌混凝土面层中的过程,可以用多种方式完成。可以简单地将集料铺好,再将其碾压进热的面层中间。如果选用环氧沥青作为黏结剂,则可以达到更耐用的效果,因为这种黏结剂能将集料和沥青混凝土牢固地黏在一起。集料浸渍工艺能创造出均匀一致的表面,并且保留了集料的色彩和纹理。因为色彩是来自集料而非染料,所以这种工艺趋向于有机和自然。
压花沥青混凝土,是在热拌混凝土面层冷却之前,或再次加热之后,在其上压上由细缝组成的图案。这种工艺可以模仿多种石作花样,形成的路面兼具单元铺装的视觉趣味和沥青混凝土的平整、低维护费的优点。还可以在旧的铺装上铺上新面层,再在新面层上压上花纹。这样设计师就可以选择在原地把牢固的旧铺装作为基础层再利用起来。
热熔断系统能够使耐用的热塑性塑料熔进热拌混凝土的表面,创造出不同的图案和形状。第一步是在沥青混凝土表面制造出凹痕,这一步很像压花。然后这些凹痕会被热塑性塑料填满,同时这种塑料会与沥青混凝土熔接在一起。最后的成品表面平滑易保洁,并且易于维护。热熔断工艺适用于高密度交通的路面。
彩色涂层,是将颜料加入耐用的、抗磨损的涂层中,覆盖于沥青混凝土表面涂层颜色可以由生产者自由选择,正常是模仿砖或石的颜色,以追求更生动的效果。选择颜色时须参照其太阳能反射率指标,尽量减小城市热岛效应。
3.“绿色”沥青混凝土
上面已经讨论过,使用沥青混凝土并不是典型的可持续规划的手段,实际上,它常常被认为是生态友好型发展的对立面。负责任的设计师应该想出有效的办法,在利用沥青混凝土已被证实的好处的同时,减轻它对环境的不利影响。景观设计师就有很多有效手段可以将沥青混凝土铺装对环境的冲击降到最小。
透水沥青混凝土与传统沥青混凝土相比,就有很大的环境优势。正如其名,透水沥青混凝土允许水流透过其中的孔隙渗进路基层,而不是在其表面快速流动,汇入雨水排水系统。使用透水沥青混凝土至少有3个重要的优点:
①减缓雨水进入排水系统的速率;
②增加了渗入土壤的水量,减少了径流水量;
③能够过滤掉一部分路面和停车场径流中固有的污染物,如固体颗粒、金属、汽油、润滑油等,从而提高水质。
从视觉特点来说,透水沥青混凝土与一般沥青混凝土相似,但是带有轻微的、疏松的肌理。这是由其中的孔隙形成的,正是这些孔隙才使水流能够快速渗透。这种面层按视觉特点分类被归入“开放型”类别。
透水沥青混凝土的关键是以加强的集料作为基础,这是一种粒大的、规格一致的压碎石,这样形成的铺装其空隙率大约40%。这里使用的集料颗粒必须严格一致。如果颗粒大小差别过大,或使用了含有各种大小颗粒的“密实”集料,都会导致渗水效果减弱。因为混进去的杂质会堵塞合格颗粒之间的孔隙,明显减缓渗水速度。在透水沥青混凝土路面的整个生命周期中,能否保持渗水孔隙不被破坏,是决定透水沥青混凝土性能表现的关键因素。很重要的一点是路基在施工时不能使用传统的压实手段,这样才能保持高渗透率。因为路基没有压实而损失的稳定性则由加厚的集料基础来补偿。
“温拌”沥青混凝土技术是人们降低混合物温度,淘汰热拌混凝土的尝试。温拌沥青混凝土要求环境温度在-1.1~37.8℃,低于传统的热拌沥青混凝土。低温的好处很多:减小能量消耗;减少温室气体排放;减少众所周知的热拌沥青混凝土施工中的刺激性气味和有毒废气排放。
温拌沥青混凝土是一个相当新的技术,是在全球减少温室气体排放的共识中应运而生的。现在发展这项技术面临的最大挑战是如何使其达到甚至超过热拌混凝土的强度和耐久性,这样才能发挥其显著的环境效益。
设计师可以通过使用浅色的沥青混凝土来减小城市热岛效应。深色的路面和屋顶会在白天吸收热量,夜间释放热量。空气中的污染物不可避免地成为包围城市区域热岛的组成部分,大大降低了空气质量。城市地区被困住的热量和低质量的空气意料之中地促进了空调的使用,这反过来又消耗更多的能源。浅色的表面能够更好地反射太阳辐射,驱散热量和空气中的污染物。
4.沥青混凝土块单元铺装
和预制混凝土块一样,沥青混凝土块是在受控的工厂条件下制造的。它比起热拌混凝土有很多明显的优点,每个铺装单元看起来几乎一样,因为制造过程中不受气候、天气、场地条件不同的影响。另外,还能做到热拌混凝土无法实现的颜色和表面处理。多样的色彩、尺寸、形状、规格使得沥青混凝土块具备了更大的视觉趣味性,扩大了设计师的选择范围。另外,人性化的单元尺寸比大面积的连续的热拌混凝土铺装看起来更舒服。
根据厂商的不同,沥青混凝土单元铺装可以制成多种形状和漂亮、有机的色彩。其等级和厚度分为家用、商用和工业用。其中含有的石油衍生物成分能够防止沥青混凝土块在低温下变脆,使其碎裂的可能性降到了最低;这种成分还赋予了沥青混凝土块优异的防水性能和很低的吸附性。在表面处理方面,可以有两种选择:一种是直接保留光滑表面,能够突出黏结剂的暗色调,或者突出集料的色彩;另一种方式是使表面具备不同的肌理。和预制混凝土一样,沥青混凝土的制造商们也在不断地开发新的表面处理样式。
沥青混凝土块的安装不需要砂浆或其他任何接缝密封剂。不管是在柔性基础(集料或砂)、半刚性基础(热拌沥青混凝土)还是刚性基础(水泥混凝土)上,都采用手工紧合的方法,通常要使用沥青混凝土专用垫。
沥青混凝土块在设计方面占有优势,却不会增加费用。安装方面也比热拌沥青混凝土更经济,要是比起砖块或预制混凝土来,经济优势就更明显了。
(五)混凝土表面缺陷的识别与修补
1.混凝土表面缺陷的识别
(1)塑性开裂
①表现特征:通常不延续,多发生在顶面。
②原因分析
a.温度收缩是混凝土开裂的重要原因。
b.早期干缩是混凝土产生裂缝的又一重要原因。
c.混凝土硬化之前的沉降也会造成开裂。
d.基层不平整也会造成混凝土的开裂。
e.单位用水量过大和水泥用量过大都可能引起混凝土开裂。
③预防办法
a.严格控制水灰比,减少混凝土拌合物中的含水率。
b.选用合适的水泥,合格的砂、石料,准确掌握配合比。
c.加强养护。混凝土收面后可以采用喷雾养护,以增加空气湿度和补充混凝土过早蒸发的水分。在混凝土终凝后立即覆盖草袋(或砂、土工布)并充分洒水养护,以保证混凝土强度的正常增长,避免由于失水过快而产生干缩裂缝。
(2)应力开裂
①表现特征:通常产生较长、横距相同的裂缝。
②原因分析
a.已硬化混凝土的温度变化。
b.过早承受荷载。
c.拆模(底模)过早。
③预防办法
a.检查构造钢筋的设计和施工缝的位置。
b.注意浇筑程序。
c.控制拆模时间,防止结构超载。
(3)气孔
①表现特征:分散、单独、小于10mm的气孔。
②原因分析
a.集料级配不合理。粗集料过多,细集料偏少。
b.集料尺寸不当,针片状颗粒含量较多。
c.用水量较大,混凝土的水灰比较高。
d.振捣不充分。
e.使用了表面刷油的钢模板。
③预防办法
a.把好材料关。严格控制集料尺寸和针片颗粒含量,备料时要认真筛选,剔除不合格材料。
b.选择合理级配,使粗集料和细集料比例适中。
c.选择适当的水灰比。
d.重视混凝土的振捣。
e.确保模板坚硬,涂抹适当厚度的脱模剂。
(4)蜂窝麻面
①表现特征:石子外露且表面粗糙。
②原因分析
a.混凝土拌合物中细料不够。
b.粗集料中细料不足。
c.振捣不充分。
d.施工中在模板接缝处或在连接螺栓孔处漏浆。
③预防办法
a.检查水泥和砂的配合比。
b.检查粗集料的级配。
c.充分拌和,精心浇筑,充分振捣。
d.确保模板不漏浆。
(5)失准(错牙)
①表现特征:凸出、呈波形或其他形状与原设计不符的情况。
②原因分析
a.模板安装不准确。
b.浇筑时,在荷载作用下或由于模板含水率发生变化而造成变形。
③预防办法
a.检测模板是否顺直。
b.检查是否有足够的模板固定夹具,模板加固是否稳定可靠。
c.检测浇筑频率和混凝土数量,避免超过模板的设计承载力。
d.使用木模板时,避免模板中的含水率变化过大。
(6)掉落(掉角)
①表现特征:硬化的混凝土掉落。
②原因分析
a.拆模过早。提前拆模时,施工中不小心而使模板与混凝土结构发生碰撞,极易发生掉落。
b.混凝土本身的强度过低,不能承受碰撞。
c.集料不符合要求,易碎。
d.模板表面粗糙,脱模剂涂抹不均匀,混凝土与模板黏附在一起,拆模时造成脱皮。
③预防办法
a.检查混凝土强度是否达到拆模强度。
b.推迟拆模时间,尤其是在天气较冷时。
c.检查模板的设计,以及清理和涂抹脱模剂的情况。
(7)集料透露
①表现特征:大小相近的深色斑点,并呈粗集料状。
②原因分析。在模板面与粗集料之间的接触处,由于振捣造成细集料及其结合水的离析。
③预防办法
a.模板加固要合格,减少模板的晃动。
b.增加含砂率。
c.使用相同连续级配的集料。
d.使用插入式振捣器。
(8)盐霜
①表现特征:粉笔状的白色粉粒或沉淀物。
②原因分析。通常由于雨水作用在混凝土表面形成不溶性的碳酸钙。
③预防办法
a.在混凝土浇筑完后的最初几天要注意防雨。
b.空气潮湿时能减少炭化作用,而干燥条件下能增加炭化作用。
(9)污染(变色)
①表现特征:混凝土表面呈现与混合料组成材料无关的变色,混凝土表面呈奶黄色或棕色,有时露砂。
②原因分析
a.受钢筋或绑扎接头污染。
b.受模板面上或脱模剂中的颜色或污物污染。
c.受脱模剂的污染。
d.钢模板表面未清理干净,在钢模板表面有浮锈(呈黄色)时直接涂刷脱模剂。
③预防办法
a.确保模板上没有污染混凝土的物质。
b.确保脱模剂纯净,防止已涂有脱模剂的模板受污染。
c.不要抹过多的脱模剂,在混凝土浇筑前一天抹脱模剂。
2.混凝土表面缺陷的修补
(1)调配颜色。多数修补工作的失败是由于未使用与周围混凝土表面相同配合比的材料而造成的。即使是使用了与原混凝土相同的配合比,也很难保证修整部分的颜色与周围混凝土颜色一致。为了弥补这一缺陷,通常修补用的混合料有以下几种配合比(具体最优配合比需通过现场调试得出):
①白色硅酸盐水泥+粉煤灰+水。
②白色硅酸盐水泥+粉煤灰+砂+水。
③白色硅酸盐水泥+普通水泥+砂+水。
④白色硅酸盐水泥+砂+水。
⑤普通水泥+砂+水。
(2)控制吸水。用水泥材料进行修补时,不能在干燥的混凝土表面上进行。这是因为干燥的混凝土表面会吸取用于修补的砂浆中的水分,从而降低新材料与原混凝土表面的粘接,也会降低修补材料的质量和耐久性。修整的表面首先要浸湿,最好的做法是充分湿润表面,在表面有点潮湿时进行修补效果最佳。
(3)打磨。对于漏浆造成的挂帘和模板安装不稳固造成的失准(混凝土表面凸起),可以直接使用角磨机(金刚石磨盘)在混凝土表面打磨。
(4)破碎边角的修整。对于因意外碰撞或拆模不小心造成的边角破碎,在修补时应先把边角修整成四边形,洒水湿润后使用砂浆进行修补。在修补前应调试混合料的颜色,争取修补后的混凝土颜色与原混凝土颜色一致。
(5)气孔的修饰
①把需要修补的部分用水湿润。
②用镘刀将调配好的砂浆压入气孔,同时刮掉多余的砂浆。
③注意养护,待修补的砂浆达到一定强度后,使用角磨机打磨一遍。对于要求较高的部位可用砂纸进行打磨。
(6)蜂窝麻面的修饰
①把松散的混凝土清除,直到露出坚硬的混凝土。
②把四周修整成四方形,凿除的深度应大致相同。
③对需要修补的部位洒水湿润。
④根据凿除的深度决定使用砂浆或细石混凝土,将砂浆(或细石混凝土)压入。
⑤洒水养护。
(六)混凝土养护的方法
混凝土养护期间,应重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用篷布、塑料布等进行覆盖),防止表面水分蒸发。暴露面保护层混凝土初凝前,应卷起覆盖物,用抹子搓压表面至少两遍,使之平整后再次覆盖,此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面,直至混凝土终凝为止。混凝土养护的常见方法有以下几种。
1.蒸汽法
混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段,混凝土的蒸汽养护应分别符合下列规定:
①静停期间应保持环境温度不低于5℃,灌筑结束4~6h且混凝土终凝后方可升温。
②升温速度不宜大于10℃/h。
③恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃,最大不得超过65℃,恒温养护时间应根据构件脱模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等通过试验确定。
④降温速度不宜大于10℃/h。
2.箱梁蒸汽法
混凝土灌注完毕采用养护罩封闭梁体,并输入蒸汽控制梁体周围的湿度和温度。气温较低时输入蒸汽升温,混凝土初凝后桥面和箱内均蓄水保湿。升温速度不超过10℃/h;恒温不超过45℃,混凝土芯部温度不宜超过60℃,个别最大不得超过65℃。降温时降温速度不超过10℃/h;当降温至梁体温度与环境温度之差不超过15℃时,撤除养护罩。箱梁的内室降温较慢,可适当采取通风措施。罩内各部位的温度保持一致,温差不大于10℃。蒸汽养护定时测温度,并做好记录。压力式温度计布置在内箱跨中和靠梁端4m处以及侧模外。恒温时每2h测一次温度,升、降温时每1h测一次,防止混凝土裂纹产生。蒸汽养护结束后,要立即进行洒淡水养护,时间不得少于7d。对于冬季施工浇筑的混凝土要采取覆盖养护,当平均气温低于5℃时,要按冬季施工方法进行养护,箱梁表面喷涂养护剂养护。
3.自然养护
混凝土带模养护期间,应采取带模包裹、浇水、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护,保证模板接缝处不致失水干燥。为了保证顺利拆模,可在混凝土浇筑24~48h后略微松开模板,并继续浇水养护至拆模后再继续保湿至规定龄期。混凝土去除表面覆盖物或拆模后,应对混凝土采用蓄水、浇水或覆盖洒水等措施进行潮湿养护,也可在混凝土表面处于潮湿状态时,迅速采用麻布、草帘等材料将暴露面混凝土覆盖或包裹,再用塑料布或帆布等将麻布、草帘等保湿材料包覆。包覆期间,包覆物应完好无损,彼此搭接完整,内表面应具有凝结水珠。有条件地段应尽量延长混凝土的包覆保湿养护时间。
4.养生液法
喷涂薄膜养生液养护适用于不易洒水养护的异型或大面积混凝土结构。它是将过氯乙烯树脂料溶液用喷枪喷涂在混凝土表面上,溶液挥发后在混凝土表面形成一层塑料薄膜,将混凝土与空气隔绝,阻止其中水分的蒸发以保证水化作用的正常进行。有的薄膜在养护完成后自行老化脱落,否则不宜于喷洒在以后要作粉刷的混凝土表面上。在夏季,薄膜成型后要防晒,否则易产生裂纹。混凝土采用喷涂养护液养护时,应确保不漏喷。在长期暴露的混凝土表面上一般采用灰色养护剂或清亮材料养护。灰色养护剂的颜色接近于混凝土的颜色,而且对表面还有粉饰和加色作用,到风化后期阶段,它的外观要比用白色养护剂好得多。清亮养护剂是透明材料,不能粉饰混凝土,只能保持原有的外观。
5.满水法
采用厚为12mm以上的九夹板条(宽为100mm)在浇捣混凝土板过程中随抹平时沿现浇板四周临边搭接铺贴,每米用两个长35mm的铁钉固定;楼梯踏步和现浇板高低处也同样用板铺贴,楼梯踏步贴板要求平整,踏步高差小于3mm;混凝土板较大时应按浇捣时间及平面大小分块养护,分界处同样用100mm宽九夹板条铺贴;板条铺设要求平整,紧靠临边;混凝土浇捣后要及时用粗木蟹抹平,及时养护,尤其是夏天高温初凝前应采用喷雾养护,及粗木蟹二次抹平,在终凝前用满水法(即在板面先铺一张三夹板之类平板,水再通过板面流向混凝土面,直到溢出板条)养护3~7d,条件允许养护时间宜延长;在养护期间切忌搅动混凝土;楼梯踏步板条宜在混凝土强度达到100%以后再取消。这种养护方式能很好地保证混凝土在恒温、恒湿的条件下得到养护,能大大减少因温湿变化及失水所引起的塑性收缩裂缝,能很好地控制板厚及板面平整度,能很好地保证混凝土表面强度,避免楼面面层空鼓现象,能很好地保证混凝土外观质量、减少装饰阶段找平、凿平、护角等费用。
二、砂浆
砂浆是由无机胶凝材料、细集料、掺加料和水,按一定比例配制而成的。砂浆按照其作用可分为砌筑砂浆、抹面砂浆和防水砂浆,在园林工程中应用广泛。
(一)砌筑砂浆
1.砂浆原材料质量要求
(1)水泥进场使用之前,应分批对其强度、安定性进行复验。检验批宜以同一生产厂家、同一编号为一批。
在使用中若对水泥质量有怀疑或是水泥出厂超过3个月(快硬硅酸盐水泥超过一个月),应复查试验,并按其结果使用。
不同品种的水泥,不得混合使用。
水泥的强度及安定性是判定水泥是否合格的两项技术要求,因此在水泥使用前应进行复检。
由于各种水泥成分不一,当不同水泥混合使用后,往往会发生材性变化或强度降低现象,引起工程质量问题,故不同品种的水泥不得混合使用。
(2)砂浆用砂不得含有有害杂物。砂浆用砂的含泥量应满足以下要求。
①对水泥砂浆和强度等级大于M5的水泥混合砂浆,不应超过5%。
②对强度等级小于M5的水泥混合砂浆,不应超过10%。
③人工砂、山砂及特细砂,应经试配后能满足砌筑砂浆技术条件要求。
砂中含泥量过大,不但会增加砌筑砂浆的水泥用量,还可能使砂浆的收缩值增大,耐久性降低,影响砌体质量。对于水泥砂浆,事实上已成为水泥黏土砂浆,但又与一般使用黏土膏配制的水泥黏土砂浆在性质上有一定差异,难以满足某些条件下的使用要求。M5以上的水泥混合砂浆,如砂子含泥量过大,有可能导致塑化剂掺量过多,造成砂浆强度降低。因而砂子中的含泥量应符合规定。
对人工砂、山砂及特细砂,由于其中的含泥量一般较大,如按上述要求执行,则一些地区的施工用砂要从外地运送,不仅影响施工,又增加工程成本,故经试配能满足砌筑砂浆技术条件时,含泥量可适当放宽。
(3)配制水泥石灰砂浆时,不可采用脱水硬化的石灰膏。
(4)消石灰粉不得直接使用在砌筑砂浆中。
(5)拌制砂浆用水,水质需符合国家现行标准《混凝土用水标准》(JGJ 63—2006)的规定。考虑到目前水源污染比较普遍,当水中含有有害物质时,将会影响水泥的正常凝结,并可能对钢筋产生锈蚀作用。因此,使用饮用水搅拌砂浆时,可不对水质进行检验,否则应对水质进行检验。
2.砌筑砂浆配合比
(1)砌筑试配。砌筑砂浆应通过试配来确定配合比。当砌筑砂浆的组成材料有变化时,其配合比也要重新确定。
砂浆的强度对砌体的影响很大,目前不少施工单位不重视砂浆的试配,有的试验室为了图省事,仅对配合比作一些计算,并未按照要求进行试配,因此不能保证砂浆的强度满足设计要求。
(2)砌筑砂浆配合比要求
①砌筑砂浆的强度等级可采用M15、M10、M7.5、M5、M2.5。
②水泥砂浆拌合物的密度不应小于1900kg/m3;水泥混合砂浆拌合物的密度不应小于1800kg/m3。
③砌筑砂浆稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合要求。
④砌筑砂浆的稠度应按表1-10的规定选用。
表1-10 砌筑砂浆的稠度
⑤砌筑砂浆的分层度不得大于30mm。
⑥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加料总量宜为300~350kg/m3。
⑦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%。
(3)配合比计算
①砂浆配合比的确定,应按下列步骤进行。
a.计算砂浆试配强度fm,0(MPa)。
b.计算出每立方米砂浆中的水泥用量Qc(kg)。
c.按水泥用量Qc计算每立方米掺加料用量Qd(kg)。
d.确定每立方米砂用量Qs(kg/m3)。
e.按砂浆稠度选用每立方米砂浆用水量Qw(kg)。
f.进行砂浆适配。
g.确定配合比。
②砂浆的配制强度,可按下式确定。
式中 fm,0——砂浆的适配强度,精确到0.1,MPa;
f2——砂浆设计强度,精确到0.1,MPa;
σ——砂浆现场强度标准差,精确到0.01,MPa。
③砌筑砂浆现场强度标准差应按下式或表1-11确定。
式中 fm,i——统计周期内同一品种砂浆等i组试件的强度,MPa;
μf,n——统计周期内同一品种砂浆等n组试件强度的平均值,MPa;
n——统计周期内同一品牌砂浆试件的总组数,n≥25,当不具有近期统计资料时,其砂浆现场强度标准差σ可按表1-11取用。
表1-11 砂浆现场强度标准差σ选用值 单位:MPa
④水泥用量的计算应符合下列规定。
a.每立方米的砂浆中的水泥用量,应按下式计算:
式中 Qc——每立方米砂浆中的水泥用量,精确到1kg;
fm,0——砂浆的适配强度,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。
各地区也可用本地区试验资料确定α、β值,统计用的试验组数不得少于30组。
b.在无法取得水泥的实测强度值时,可按下式计算fce。
式中 fce,k——水泥强度等级对应的强度值;
γc——水泥强度等级的富余系数,该值应按实际统计资料计算,无统计资料时,γc取1.0。
c.当计算出水泥砂浆中的水泥计算用量不足200kg/m3时,应按200kg/m3采用。
⑤水泥混合砂浆的掺加料用量应按下式计算。
Qd=Qa-Qc
式中 Qd——每立方米砂浆的掺加料用量,精确至1kg,石灰膏、黏土膏使用时的稠度为120mm±5mm;
Qa——每立方米砂浆中水泥和掺加料的总量,精确至1kg,宜在300~350kg之间;
Qc——每立方米砂浆的水泥用量,精确至1kg。
⑥每立方米砂浆中的砂子用量,含水率小于0.5%的堆积密度值作为计算值(kg)。
⑦每立方米砂浆中的用水量,根据砂浆稠度等要求可选用240~310kg。
⑧具体操作时须注意下列事项。
a.混合砂浆中的用水量,不包括石灰膏或黏土膏中的水。
b.当采用细砂或粗砂时,用水量分别取上限或下限。
c.稠度小于70mm时,用水量可小于下限。
d.施工现场气候炎热或干燥季节,可酌量增加用水量。
(4)水泥砂浆配合比选用。每立方米水泥砂浆材料用量可按表1-12选用。
表1-12 每立方米水泥砂浆材料用量
注:1.此表水泥强度等级为32.5级,大于32.5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.当采用细砂或粗砂时,用水量分别取上限或下限。
4.稠度小于70mm时,用水量可小于下限。
5.施工现场气候炎热或干燥季节,可酌量增加用水量。
6.试配强度应按配合比计算中的规定。
(5)配合比试配、调整与确定
①试配时,应采用工程中实际使用的材料;搅拌时间应符合下列规定。
a.对水泥砂浆和水泥混合砂浆不得小于120s。
b.对掺用粉煤灰和外加剂的砂浆不得小于180s。
②按计算或查表所得配合比进行试拌时,应测定其拌合物的稠度和分层度,当不能满足要求时,应调整材料用量,直到符合要求为止。然后确定为试配时的砂浆基准配合比。
③试配时,至少应采用三个不同的配合比,其中一个为根据上条的规定得出的基准配合比,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,可将用水量或掺加料用量作相应调整。
④对三个不同的配合比进行调整后,应按现行行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JG/T 70—2009)的规定成型条件,测定砂浆强度,并选定符合试配强度要求且水泥用量最低的配合比作为砂浆配合比。
(二)抹面砂浆
抹面砂浆又称为抹灰砂浆,抹在建筑物的表面的薄层,可保护建筑物、增加建筑物的耐久性,同时又使其表面平整、光洁美观。为施工方便,保证抹灰的质量,要求抹灰砂浆要比砌筑砂浆和易性好,并且抹灰砂浆要与底面能很好地黏结。所以抹面砂浆的胶凝材料(也包括掺和料)的用量一般要比砌筑砂浆多,用来提高抹面砂浆的黏合力。为保证抹灰表面的平整,避免裂缝和脱落,施工应分两层或三层进行,根据各层抹灰要求不同,用的砂浆也不同。
底层砂浆主要起与基层黏结的作用。一般砖墙抹灰多用石灰砂浆;有防水、防潮要求时用水泥砂浆;板条或板条顶棚的底层抹灰多用混合砂浆或石灰砂浆;混凝土墙、梁、柱顶板等底层抹灰多用混合砂浆。中层砂浆主要起找平作用,多用混合砂浆或石灰砂浆。面层主要起装饰作用,多采用细砂配制的混合砂浆、麻刀石灰浆或纸筋石灰浆;在容易碰撞或潮湿的地方应采用水泥砂浆。一般园林给排水工程中的水井等处常用1∶2.5水泥砂浆。
抹面砂浆的流动性和集料的最大粒径参考见表1-13。
表1-13 抹面砂浆的流动性和集料的最大粒径
(三)装饰砂浆
装饰砂浆是指专门用于建筑物室内外表面装饰,以增加建筑物美观为主的砂浆。常以白水泥、彩色水泥、石膏、普通水泥、石灰等为胶凝材料,以白色、浅色或彩色的天然砂、大理石或花岗岩的石屑或特制的塑料色粒为集料,还可利用矿物颜料调制多种色彩,再通过表面处理来达到不同要求的建筑艺术效果。
装饰砂浆饰面可分为两类:灰浆类饰面、石渣类饰面。灰浆类砂浆饰面是通过水泥砂浆的着色或表面形态的艺术加工来获得一定色彩、线条、纹理质感达到装饰目的一种方法,常用的做法有拉毛灰、甩毛灰、搓毛灰、扫毛灰、喷涂、滚涂、弹涂、拉条、假面砖、假大理石等。石渣类砂浆饰面是在水泥浆中掺入各种彩色石渣作集料,制出水泥石渣浆抹于墙体基层表面,常用的做法有水刷石、斩假石、拉假石、干贴石、水磨石等。
(四)防水砂浆
防水砂浆是指专门用做防水层的特种砂浆,是在普通水泥砂浆中掺入防水剂制成的。防水砂浆主要用于刚性防水层,这种刚性防水层仅用于不受振动和具有一定刚度的混凝土和砖石砌体工程,对变形较大或可能发生不均匀沉陷的建筑物,不宜采用刚性防水层。
1.防水砂浆的原材料
(1)水泥 水泥强度等级大于32.5级。
(2)砂 中砂,不得含有有害物质和泥块。
(3)水 饮用水。
(4)外加剂 金属氯化物类防水剂,也可用其他防水剂。
2.配合比和稠度
防水砂浆配合比及稠度见表1-14。
表1-14 防水砂浆配合比及稠度
3.防水砂浆的检查频率
防水砂浆的检查频率为100m2抽查1处,且不应少于3处。
(五)干粉砂浆
干粉砂浆又称为干混砂浆,它是将干粉状的建筑集料、胶黏剂(水泥、石膏、石灰)与各种添加剂按用途的不同配方进行配比,在搅拌设备中均匀混合,用袋装或散装的形式运到建筑工地,加水后就可直接使用的砂浆类建材。
使用干粉料可以实现大规模机械化作业,节约人工成本,大大提高生产效率;同时避免传统施工中原材料现场混配时出现的比例差错而影响施工质量。
由各种添加剂改性的干粉料,产品质量能精确控制,并保持其一致性,能满足现代建筑的各种要求,尤其是对于一些质量有特殊要求的工程。干粉料生产工艺不复杂,没有化学反应,无废物产生。使用过程对环境的污染小,有利于环保。