砌築砂漿在配制時必須滿足《砌築砂漿配合比設計規程》（JGJ 98-2000），其中明確規定了砂漿技術指標。在工程實踐中普遍重視砂漿強度而忽視砂漿和易性，實際上，砂漿和易性對砂漿應用影響最大。砂漿在工作時是壹薄層狀態，操作主要為人工，只有和易性好才能使砂漿均勻，起到平整、傳遞荷載的作用。沙漠砂用於工程建設，首先必須滿足和易性。
沙漠砂的細度模數為1.21，具有較大的比表面積，需要較多的水泥漿量包裹砂粒表面形成潤滑層，砂漿拌和物的和易性才有所保證。因此，單方砂漿中水泥用量擬提高至450kg。
沙漠砂砌築砂漿配合物比及拌和物性能見表9.6。
表9.6 沙漠砂砌築砂漿配合比及拌和物性能
9.1.3.1 砂漿中摻和料的選擇
建築工程的砌築砂漿大多采用水泥砂漿或水泥石灰砂漿，以石灰膏作為摻和料。但是實際工程中發現石灰膏質量不穩定，導致砌築砂漿強度低，易產生裂縫，而且石灰粉的價格比粉煤灰高，從保證質量和降低成本方面考慮，棄用石灰膏，以粉煤灰作為摻和料配制砌築砂漿（圖9.1）。粉煤灰是具有球狀外形的細小顆粒，其微觀狀態為玻璃體（圖9.2），主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3。在水泥砂漿中用粉煤灰替代等質量的水泥，體積相對於水泥來說大約增加30％，增大了漿體與砂的體積比，大量的漿體充填於砂顆粒間的空隙，包裹並潤滑砂顆粒，減少了砂粒間的摩擦阻力，砂漿拌和物的流動性提高，同時對保水性也有壹定的改善。摻加粉煤灰對砌築砂漿強度的影響，主要取決於粉煤灰的潛在火山灰活性作用，這種活性作用主要指粉煤灰中玻璃態的活性氧化矽、活性氧化鋁與水泥砂漿中的氫氧化鈣反應生成水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣等水硬性膠凝物質。摻入粉煤灰的砌築砂漿隨著齡期增加，粉煤灰活性逐漸發揮，硬化砂漿後期的物理力學性能會得到可靠保證。
圖9.1 砂漿拌和過程
圖9.2 電子顯微鏡下呈玻璃體狀的粉煤灰顆粒
水泥粉煤灰混合砌築砂漿既能滿足砌築砂漿的施工及規範要求，又能為建築工程節約大量石灰，利於降低成本，粉煤灰作為工業廢棄物在砂漿的應用符合國家環保政策，經濟效益和社會效益顯著。
9.1.3.2 外加劑對砂漿用水量的影響及其機理
由於砂較細，砂漿需水量太大，摻加由減水劑、引氣劑、水玻璃組成的復合外加劑後，砂漿的用水量明顯下降，在砂漿拌和物稠度基本相同的情況下，其用水量減少約15％。
（1）聚羧酸系高效減水劑作用機理
復合外加劑中減水組分采用聚羧酸系高效減水劑。聚羧酸系高效減水劑的減水分散作用機理是以靜電斥力、空間位阻（又稱立體效應、立體排斥效應）、絡合作用為主兼具水化膜潤滑作用、潤濕作用等幾種作用相互疊加的結果，通過破壞絮凝結構釋放出遊離水，而使水泥粒子分散。聚羧酸系減水劑在水泥顆粒上形成吸附形態的主要物質與分散減水劑壹般均為陰離子表面活性劑，其分子結構中含有很多活性基團，可以吸附在水泥顆粒及其水化物上，形成具有壹定厚度的吸附層和壹定的吸附形態，從而大大改變了固液界面的物化性質和顆粒之間的作用力。聚羧酸系高性能減水劑分子中的磺酸基（—SO3H）和羧基（—COOH）提供了吸附點和靜電斥力，使減水劑分子定向吸附在水泥顆粒表面，部分極性基團指向液相，親水基團的電離作用使得水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷，形成雙電層。當水泥顆粒相互靠近，電層之間相互重疊時，水泥顆粒之間就產生靜電斥力，水泥顆粒絮凝結構解體，顆粒相互分散，釋放出包裹於絮團中的自由水，從而有效地增大拌和物的流動性。聚羧酸減水劑分子中含有大量的極性基團，如羧基（—COOH）、羥基（—OH）、磺酸基（—SO3H）、醚鍵（R—O—R′）和氨基（—NH2）等，這些極性基團都具有較強的親水作用，可與水分子締合形成氫鍵，提高水泥顆粒表面的潤濕性，使水浸透到顆粒間的更狹小的細孔中。減水劑分子吸附在水泥顆粒表面後，在水泥顆粒表面形成壹層具有壹定機械強度的溶劑水化膜，水化膜的形成可破壞水泥顆粒的絮凝結構，使水泥顆粒充分分散，並產生阻礙凝聚的效果（圖9.3）。
圖9.3 減水劑作用機理示意圖
圖9.4 十二烷基磺酸鈉作用形成的微小封閉氣泡
（2）十二烷基磺酸鈉引氣劑作用機理
引氣組分采用十二烷基磺酸鈉，其主要成分是表面活性劑，砂漿中加入十二烷基磺酸鈉後，由於表面活性劑的作用，降低了水的表面張力及表面能，在砂漿經攪拌時容易產生氣泡，同時表面活性劑在氣泡表面富集吸附於氣泡表面做定向排列，形成單分子吸附膜，使液膜具有機械強度且不易破裂。十二烷基磺酸鈉的作用，其微小封閉氣泡（圖9.4），在砂漿拌和物中起到了滾珠軸承的作用，降低了砂漿拌和物流動過程中砂粒間的摩擦阻力，使砂漿拌和物的流動性大大提高，且保水性良好，施工操作方便。
（3）水玻璃作用機理
水玻璃組分，采用模數為2.4，固含量（固相與水的質量比）為36％的水玻璃，水玻璃溶液自身所具有的黏稠狀態可使砂漿拌和物的保水性有壹定提高，泌水現象有所下降（圖9.5）。相比甲基纖維素，水玻璃壹般不會降低砂漿的抗壓強度。有文獻表明固相粉煤灰顆粒和液相水玻璃之間會發生固液兩相反應。當粉煤灰和水玻璃溶液混合後，其中的鋁矽玻璃相在激發劑的作用下發生解聚作用形成低聚的［SiO4］和［AlO4］。隨後低聚態的［SiO4］和［AlO4］產生縮聚作用形成了［Mx（AlO2）y（SiO2）z·nMOH·mH2O］膠體，該膠體很快在粉煤灰顆粒表面沈澱。並將沒有反應的粉煤灰顆粒粘結起來，最終形成粉煤灰基礦物聚合物，具有壹定的力學強度水平。
9.1.3.3 砂漿分層度對比試驗
砂漿的保水性是指砂漿保全水分的能力，保水性不好的砂漿容易泌水離析，從而影響其使用性能。砂漿的保水性用分層度測定（圖9.5），其步驟如下：
圖9.5 砂漿分層度試驗
圖9.6 砂漿稠度試驗
1）測定砂漿拌和物稠度（圖9.6）；
2）將砂漿拌和物壹次裝入分層度筒內，待裝滿後，用木錘在容器周圍輕擊，如砂漿沈落到低於筒口，隨時添加，然後刮去多余的砂漿並用抹刀抹平；
3）靜置30min後，去掉上節200mm砂漿，剩余的100mm砂漿倒入在拌和鍋內拌2min，再測稠度，前後測得的稠度之差為該砂漿的分層度值。其中，稠度試驗操作程序如下：
a.擦凈容器和試錐，用潤滑油輕擦滑桿，使其能自由滑動；
b.將砂漿拌和物壹次裝入容器，使砂漿表面低於容器口約10mm左右，用搗棒自容器中心向邊緣插搗25次，然後輕輕將容器搖動5～6下，使砂漿表面平整，隨後將容器置於稠度測定儀的底座上；
c.擰開試錐滑桿制動螺絲，向下移動滑桿，試錐尖端與砂漿表面接觸時，擰緊制動螺絲，使齒條側桿下端剛接觸滑桿上端，將指針對準零點上；
d.擰開制動螺絲，同時計時間，待10s後立即固定螺絲，將齒條測桿下端接觸滑桿上端，從刻度盤上讀出下沈深度，即為砂漿的稠度值。
通過試驗得知，未摻復合外加劑的砂漿拌和物的分層度為40mm，不符合砌築砂漿技術規程中“分層度不大於30mm”的規定。摻加復合外加劑的砂漿拌和物的分層度減小，基本符合要求。在H3的砂漿配合比中摻加壹定的粉煤灰（粉煤灰等量取代率11％，即50kg粉煤灰取代等量水泥，額外摻和50kg粉煤灰用於改善砂漿拌和物的和易性），砂漿拌和物的分層度進壹步減小，保水性得到改善，砌築砂漿的現場施工性得到提高。
9.1.3.4 砂漿濕表觀密度的變化
由於復合外加劑中的引氣組分使砂漿的含氣量增加，砂漿拌和物在相同質量的前提下體積增加，因此摻復合外加劑的砂漿拌和物的濕表觀密度必然會減小。為了測定由於摻入復合外加劑對砂漿濕表觀密度的影響，進行了濕表觀密度試驗，其主要步驟如下：
1）首先測定拌好的砂漿稠度，當砂漿稠度大於50mm時，用插搗法，當砂漿稠度不大於50mm時，用振動法。
2）稱量容量筒重，精確至5g。將容量筒漏鬥套上，將砂漿拌和物裝滿容量筒並略有富余。插搗法時，將砂漿拌和物壹次裝滿容量筒，使稍有富余，用搗棒均勻插搗25次，插搗過程中如砂漿沈落到低於筒口，則應隨時添加砂漿，再敲擊5～6下；振動法時，將砂漿拌和物壹次裝滿容量筒連同漏鬥在振動臺上振10s，振動過程中如砂漿沈入到低於筒口，則應隨時添加砂漿。
3）搗實或振動後將筒口多余的砂漿拌和物刮去，使表面平整，擦凈容量筒外壁，稱出砂漿與容量筒總重，精確至5g。
依據《砌築砂漿配合比設計規程》（JGJ 98-2000），混合砂漿拌和物密度不宜小於1800kg/m3，並不是強制規定。而試驗表明毛烏素沙漠砂混合砂漿拌和物密度在1740kg/m3以上，故不影響砂漿性能。
在摻加粉煤灰及復合外加劑的前提下，水泥用量控制在450kg的水平下，H3組配合比的和易性滿足規範要求，綜合考慮強度評測，發現強度偏低（表9.7，表9.8）。分析原因有可能1＃水泥風化潮解導致強度偏低所致，重新購置P.C32.5級復合矽酸鹽水泥（即2＃水泥）進行第二批試驗。
表9.7 砂漿強度增長情況
表9.8 砂漿強度等級評定
註：強度換算系數取1.35。