干混砂浆配合比设计的步骤

无论是砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆还是防水砂浆，其配合比设计的步骤相同，只是品种和等级不同，性能指标要求有所差异，初始水泥用量修正系数、矿物掺合料取代水泥率选取等有一些区别。

1.天然砂配制干混砂浆配合比设计步骤

天然砂配制干混砂浆配合比设计步骤如下。

（1）试配砂浆目标性能指标的确定

根据砂浆品种和等级，参照《预拌砂浆（GB/T 25181—2010）》，并考虑具体的施工墙体、环境温度与湿度、施工方式，以及生产、储运和施工水平等具体情况，确定试配砂浆的各项性能指标目标值。

试配砂浆的28d抗压强度和14d拉伸黏结强度（抹灰砂浆）目标值分别按式3-1和式3-2进行计算。

式中：fm，o——试配砂浆的抗压强度目标值（MPa），精确至0.1MPa；

f2——砂浆强度等级值（MPa）；

fm，o′——试配砂浆的14d拉伸黏结强度目标值（MPa），精确至0.1MPa；

——砂浆14d拉伸黏结强度标准值（MPa）；

k——砂浆生产与施工质量水平系数，取1.15～1.25。

砂浆生产与施工质量水平优良、一般、较差时，k值分别取1.15、1.20、1.25。砂浆生产与施工质量水平与出厂砂浆强度偏差、储运过程的离析及拌制水平等有关，最终反映在施工时拌合砂浆的强度偏差大小。砂浆强度标准差σ及k可参照表3-1取值。

表3-1　砂浆σ及k值

当有统计资料时，砂浆强度标准差可按式3-3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。

（2）初始水泥用量的计算

①1m3干混砂浆中的初始水泥用量QC0按式3-4进行计算。

式中：QC0——1m3砂浆的初始水泥用量（kg），精确至1kg；

fce——水泥的实测强度（MPa），精确至0.1MPa；

α、β——砂浆的特征系数，其中α取3.03，β取－15.09。

注：也可根据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。

②在无水泥的实测强度数据时，可按式3-5计算。

（3-5）

式中：fce，k——水泥强度等级值（MPa）；

γc——水泥强度等级值富余系数，宜按实际统计资料确定，无统计资料时可取1.0。

（3）干混砂浆中砂的用量的确定

直接采用1m3砂的堆积质量作为1m3干混砂浆中砂的用量，即干混砂浆中砂的用量Qs的数值可取砂的堆积密度ρs的数值。

（4）保水增稠材料用量的确定

干混砂浆中保水增稠材料的用量Qt主要根据砂浆的保水率确定。按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准（JGJ/T 70—2009）》中的保水性试验方法，根据试验数据确定砂浆保水率达到预期要求的保水增稠材料的用量Qt。在实际的配合比设计过程中，可根据保水增稠材料供应商提供的参考数据初步确定保水增稠材料的用量Qt。

（5）修正后水泥用量的计算

对水泥用量的修正一般只需考虑砂浆的品种、保水增稠材料质量的影响。砂浆的品种、保水增稠材料质量的修正系数ω1和ω2根据表3-2选择，其中，保水增稠材料修正系数根据它的砂浆强度损失率来确定，强度损失率数据可通过试验、经验总结或供应商提供等途径获得，若没有可参考的数据，强度损失率取25%。

表3-2　初始水泥用量修正系数

注：强度损失率数据可通过试验、经验总结或供应商提供等途径获得。

除了砂浆品种、保水增稠材料质量修正系数以外，若有必要，还可以根据实际情况引入其他因素的修正系数ωi。其他因素的修正系数也可以通过试验、经验总结或厂家提供的强度损失率数据来确定。例如，采用建筑垃圾再生砂，若因增加砂浆的需水量造成强度损失，可引入建筑垃圾再生砂的修正系数ω3，当强度损失率为5%时，ω3取1.05。

修正后1m3干混砂浆中的水泥用量QCt按式3-6进行计算。

QCt＝QC0×ω1×ω2×…×ωi

（3-6）

式中：QCt——修正后1m3干混砂浆中的水泥用量（kg），精确至1kg；

ω1——砂浆品种的修正系数；

ω2——保水增稠材料的修正系数；

ωi——其他因素的修正系数。

（6）取代水泥率和取代系数的选择

取代水泥率β指干混砂浆中的水泥被掺合料取代的百分比，主要有粉煤灰取代水泥率和矿渣粉取代水泥率，分别用βf和βk表示。取代系数δ是指掺合料掺量与其取代水泥量的比值，主要有粉煤灰取代系数和矿渣粉取代系数，分别用δf和δk表示。

砂浆中较为适宜的取代水泥率和取代系数见表3-3。

表3-3　砂浆中的取代水泥率和取代系数

其他活性掺合料也可参照粉煤灰或矿渣粉的方法进行取代，取代水泥率和取代系数根据它的活性情况而定。

（7）水泥实际用量的计算

掺合料用量的确定是以砂浆中基准水泥用量为基础的，根据粉煤灰（矿渣粉）取代水泥率，按式3-7求出1m3砂浆中水泥的实际用量QC。

式中：QC——1m3砂浆中水泥的实际用量（kg），精确至1kg；

QCt——修正后水泥用量（kg）；

βk——矿渣粉的取代水泥率；

βf——粉煤灰的取代水泥率。

（8）掺合料用量的计算

①取代水泥的粉煤灰用量按式3-8进行计算。(www.xing528.com)

Qf1＝QCt×βf×δf

（3-8）

式中：Qf1——1m3砂浆中取代水泥的粉煤灰用量（kg），精确至1kg；

δf——粉煤灰的取代系数。

②取代水泥的矿渣粉用量按式3-9进行计算。

Qk＝QCt×βk×δk

（3-9）

式中：Qk——1m3砂浆中取代水泥的矿渣粉用量（kg），精确至1kg；

δk——矿渣粉的取代系数。

③当砂浆中水泥、粉煤灰、矿渣粉、保水增稠材料总量小于350kg/m3时，应进行砂浆和易性补偿。补偿和易性的粉煤灰用量按式3-10进行计算。

Qf 2＝350－QC－Qf1－Qk－Qt

（3-10）

式中：Qf 2——1m3砂浆中补偿和易性所需的粉煤灰用量（kg），精确至1kg。

④粉煤灰的实际用量按式3-11进行计算。

Qf＝Qf1＋Qf 2

（3-11）

⑤当采用其他矿物掺合料时，也可参照粉煤灰的方法进行计算，取代水泥率和取代系数根据它的活性情况酌情取值。

（9）初步配合比的计算

根据上述1m3干混砂浆中各组成材料的用量，换算成砂浆质量比例，即干混砂浆的初步配合比。

（10）配合比的试配与校核

①和易性校核。根据工程实际使用的材料，按设计的初步配合比试拌砂浆，根据不同品种砂浆稠度范围的要求确定用水量QW。砂浆的稠度范围见表3-4。

以计算出的初步配合比为基准组，调整保水增稠材料的用量，试配时其浮动量一般为掺量的±10%。测定新拌砂浆的稠度和保水率，得到满足设计性能指标要求的最小保水增稠材料用量。

表3-4　几种常用干混砂浆的稠度要求

②强度校核。水泥用量和掺合料取代水泥率都会影响干混砂浆的强度。一般为了在短时间内进行强度校核，在试配时至少采用三个不同的配合比。其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水泥用量按基准配合比分别增减10%，相应调整粉煤灰或矿渣粉的用量。根据这三个配合比，参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准（JGJ/T 70—2009）》中的立方体抗压强度试验方法测试砂浆的28d抗压强度等各项性能，从中选择符合质量要求和经济性较佳的配合比作为最终的生产配合比。

配合比设计过程中涉及的矿物掺合料主要是粉煤灰与矿渣粉。采用其他矿物掺合料时，配合比设计也可以参考该方法，其中可根据其他矿物掺合料的活性情况，参考表3-3对取代水泥率和取代系数酌情取值。

2.机制砂配制干混砂浆配合比设计步骤

部分或全部利用机制砂配制砂浆，与天然砂配制基本相似，配合比设计基本上可参照天然砂的设计步骤进行。但是，机制砂配制砂浆也有其特殊性，尤其是针对自带制砂工艺的干混砂浆企业，因而必须对某些配合比设计步骤进行相应的修正。

（1）机制砂配制砂浆的特殊性

①采用机制砂时，机制砂本身含有一定量的石粉（机制砂中粒径75μm以下的颗粒称为石粉），同时，制砂过程中选出的粉料中也含有较多的石粉，这些石粉可以当作掺合料。花岗岩、石灰岩等制砂产生的石粉活性较低，一般不用于取代水泥，即取代水泥率为零，仅用于补偿砂浆的和易性。

②制砂过程中选出的粉料中粗颗粒（粒径大于75μm），可近似地当作细砂，对前述配合比设计步骤（3）中确定的砂的用量进行修正，即在原来的砂用量基础上减去粉料中的粗颗粒的量。

③通常情况下，制砂过程中选出的石粉较多，处置压力大，为了尽量在砂浆中多用石粉，少用甚至不用粉煤灰、矿渣粉等掺合料，对砂浆，尤其是砌筑砂浆的某些性能指标适当放宽。

（2）设计步骤修正

由于机制砂配制干混砂浆的特殊性，在配合比设计时，应在参照前述的配合比设计步骤的基础上，对掺合料用量、砂的实际用量和粉料用量等进行修正和补充，方法如下。

①机制砂带入的石粉量的计算

机制砂带入的石粉量Qsp1按式3-12进行计算。

Qsp1＝Qs×θsp1

（3-12）

式中：Qsp1——1m3砂浆中机制砂带入的石粉量（kg），精确至1kg；

Qs——配合比设计步骤（3）中确定的1m3砂浆中砂的用量，精确至1kg；

θsp1——机制砂中石粉的含量百分比（%）。

②补偿和易性所需的石粉量的计算

砂浆中补偿和易性所需的石粉量Qsp2按式3-13计算。3

Qsp2＝350－QC－Qf1－Qk－Qsp1－Qt

（3-13）

式中：Qsp2——1m砂浆中补偿和易性所需的石粉量（kg），精确至1kg；

QC——1m3砂浆中水泥的实际用量（kg），精确至1kg；

Qf1——1m3砂浆中取代水泥的粉煤灰用量，因用石粉补偿和易性，也即粉煤灰的实际用量（kg），精确至1kg；

Qk——1m3砂浆中取代水泥的矿渣粉用量（kg），精确至1kg；

Qt——1m3砂浆中保水增稠材料的用量（kg），精确至1kg。

③机制砂粉料用量的计算

机制砂粉料用量Qsp按式3-14计算。

Qsp＝Qsp2÷θsp2

（3-14）

式中：Qsp——1m3砂浆中补偿和易性所需的粉料用量（kg），精确至1kg；

θsp2——机制砂粉料中石粉的含量百分比（%）。

④机制砂实际用量的计算

1m3砂浆中机制砂的实际用量Qs′，按式3-15计算。

Qs′＝Qs－（Qsp－Qsp2）

（3-15）

⑤配合比的优化

根据计算（修正后）所得的1m3干混砂浆中各组成材料的用量，换算成砂浆质量比例，得到干混砂浆的初步配合比。不仅需要对初步配合比进行试配和校核，还必须尽可能多用制砂过程中选出的粉料，对配合比进行进一步的优化。

另外，建筑垃圾再生砂的应用实践日益增多，用自制再生砂生产砂浆时，可参照机制砂配制砂浆的配合比设计方法进行设计。当再生砂石粉活性较高时，则可以替代粉煤灰来计算配合比，这里不再详述，可参考本章中建筑垃圾再生砂制备干混砂浆的举例。

需要指出的是，以上设计方法还是比较初级的，许多参数的设定多涉及经验总结，设计过程比较粗略。例如，在砂堆积密度较大时，粉状原材料填充砂之间空隙的假设与实际偏离较大，但是，考虑到配合比只是各组成材料的相对比例关系，为了便于计算，没有对粉状原材料填充砂后的体积增加的情况进行校正。希望在实践中对此类问题不断加以完善。