淺談水泥安定性檢測中的時(shí)效問題

范蓬震

陜西省第八建筑工程公司，陜西西安 710068

淺談水泥安定性檢測中的時(shí)效問題

范蓬震

陜西省第八建筑工程公司，陜西西安 710068

由于水泥安定性是水泥品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，使用安定性不合格的水泥，會(huì)使混凝土構(gòu)件、建筑物等產(chǎn)生變形、裂紋、甚至崩潰，造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，水泥安定性不合格屬于廢品。廢品水泥嚴(yán)禁出廠，決不允許使用。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)水泥安定性檢測中的時(shí)效問題進(jìn)行分析探討。

水泥安定性；檢測；游離氧化鈣；游離氧化鎂；三氧化硫

0 引言

2005年1月由陜西省第十一建筑工程公司承建的中華世紀(jì)城聯(lián)通苑工程在水泥復(fù)試過程中遇到的水泥安定性前后兩種截然相反實(shí)驗(yàn)結(jié)論的情況，經(jīng)過深入分析，查閱大量相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)這種情況是由于水泥中某些成份的不同造成的。

由于水泥安定性是水泥品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，使用安定性不合格的水泥，會(huì)使混凝土構(gòu)件、建筑物等產(chǎn)生變形、裂紋、甚至崩潰，造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，水泥安定性不合格屬于廢品。廢品水泥嚴(yán)禁出廠，決不允許使用。但在現(xiàn)實(shí)情況中，水泥安定性不合格的水泥仍然大量存在，因此，無論對(duì)于使用者或是水泥檢驗(yàn)部門來說，準(zhǔn)確的檢測和判斷水泥安定性是否合格就成為及其重要的事情。

但有時(shí)情況卻出乎預(yù)料，對(duì)于同一批次的水泥在第一次檢測時(shí)水泥安定性不合格，但是水泥經(jīng)存放一段時(shí)間后二次檢測時(shí)水泥安定性卻合格，這種情況發(fā)生的原因正是水泥安定性中的時(shí)效問題。也正是由于存在水泥的安定性隨時(shí)間變化而發(fā)生變化的情況，使得水泥安定性在檢測過程中的判斷上往往存在爭議。

水泥安定性不合格是由于水泥成份中的不安定因素（游離氧化鈣、游離氧化鎂、三氧化硫等）在水化過程中的水化反應(yīng)是發(fā)生在水泥的凝結(jié)硬化以后，水化反應(yīng)的速度不同，且水化時(shí)伴隨著體積的過度膨脹，會(huì)在硬化的水泥石內(nèi)部造成局部應(yīng)力，導(dǎo)致水泥安定性不合格，進(jìn)而導(dǎo)致水泥制品產(chǎn)生變形、開裂、甚至使水泥制品崩潰的現(xiàn)象發(fā)生。因此，安定性不合格的水泥是絕對(duì)不允許用于工程中。

1 水泥安定性不合格的原因分析

引起水泥安定性不合格的原因主要是由于水泥熟料中含有過多的游離氧化鈣、游離氧化鎂及三氧化硫。

1.1 游離氧化鈣的影響

通常在水泥檢測中發(fā)現(xiàn)的安定性不合格主要是由游離氧化鈣過多引起的。在水泥熟料的燒成階段，物料在1 300℃～1 450℃～1 300℃溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行熟料的燒成。物料溫度達(dá)到1 300℃左右是鐵鋁酸四鈣、鋁酸三鈣、氧化鎂及堿質(zhì)開始熔融，氧化鈣和硅酸二鈣熔入液相中。在液相中，硅酸二鈣和氧化鈣發(fā)生反應(yīng)生成硅酸三鈣，這一過程稱為石灰吸收。到達(dá)1 450℃時(shí)，游離石灰得到充分吸收。其反應(yīng)如下：

2CaO·SiO2+ CaO → 3CaO·SiO2

在1 450℃～1 300℃降溫過程中，主要進(jìn)行阿里特晶體的長大與完善過程。直到物料溫度降到1 300℃以下時(shí)，也想開始凝固，硅酸三鈣生成的反應(yīng)也就基本結(jié)束。這時(shí)物料中如果存在未與硅酸二鈣化合的氧化鈣，就形成游離氧化鈣。一般情況下，游離氧化鈣的生成有3種情況，它們對(duì)水泥安定性的影響是不同的。

第一種情況是由于水泥熟料慢冷或還原氣氛使硅酸三鈣分解的氧化鈣及熟料中含氧化鉀、氧化鈉比較多時(shí)，取代硅酸二鈣、氯酸三鈣及硅酸二鈣中的氧化鈣，而形成所謂的二次游離氧化鈣，由于二次游離氧化鈣經(jīng)高溫作用，會(huì)產(chǎn)生破壞作用。

第二種情況是由于水泥熟料中的游離氧化鈣存在于黃粉、黃球等生燒料中，導(dǎo)致大量的游離氧化鈣的殘留，這種游離氧化鈣是沒有經(jīng)過高溫死燒的。同樣會(huì)產(chǎn)生破壞作用。

第一、二種情況的游離氧化鈣結(jié)構(gòu)比較疏松，水化速度較快，影響較輕。在水泥檢測中比較容易發(fā)現(xiàn)，在施工中表現(xiàn)為水泥制品不凝結(jié)、不硬化、早期幾乎沒有強(qiáng)度等。

第三種情況是由于當(dāng)配料不當(dāng)，生料過粗或煅燒不充分時(shí)，熟料中就會(huì)出現(xiàn)沒有被吸收的游離氧化鈣，這種游離氧化鈣在燒成溫度下呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)比較致密，水化速度較慢，通常要在加水3d以后反應(yīng)才比較明顯。游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣時(shí)，體積膨脹97.9%，在硬化的水泥制品內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。因此，隨著水泥中游離氧化鈣含量的增加，首先是抗拉、抗折、強(qiáng)度的降低，使3d以后的強(qiáng)度倒縮，引起水泥安定性的不合格。

1.2 游離氧化鎂的影響

水泥熟料在煅燒過程中，由于氧化鎂與二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的化學(xué)親和力小，一般不與其他氧化物起化學(xué)反應(yīng)而生成有用礦物。有一部分氧化鎂可與熟料礦物結(jié)合成固溶體以及溶于液相中。當(dāng)氧化鎂含量過多時(shí)，就形成游離氧化鎂。游離氧化鎂的水化速度比游離氧化鈣更為緩慢，要幾個(gè)月甚至幾年才能明顯反應(yīng)出來。水化生成氫氧化鎂時(shí)，體積膨脹148%，導(dǎo)致水泥安定性的不合格。

1.3 三氧化硫的影響

水泥熟料中的三氧化硫是由煤和生料帶入的，水泥中的三氧化硫則是由石膏帶入的。由于三氧化硫水化也是在水泥凝結(jié)硬化以后發(fā)生的，并且也伴隨著體積的膨脹，因而也能引起水泥不安定型的不合格。

綜上所述水泥中含有過多的游離氧化鈣、游離氧化鎂及三氧化硫都會(huì)引起水泥安定性的不合格。因此，在水泥中應(yīng)嚴(yán)格限制游離氧化鈣、游離氧化鎂及三氧化硫的含量。

2 水泥安定性的時(shí)效問題

結(jié)構(gòu)比較疏松的游離氧化鈣在水泥存放中能自動(dòng)吸收空氣中的水分進(jìn)行水化，隨著水泥存放時(shí)間的延長，水泥中的這一部分游離氧化鈣含量會(huì)不斷減少。而結(jié)構(gòu)比較致密的游離氧化鈣不易吸收空氣中的水分進(jìn)行水化，所以水泥的時(shí)效問題主要是由于結(jié)構(gòu)比較疏松的游離氧化鈣引起的。也就是說水泥經(jīng)存放一段時(shí)間后有可能解決由于這種游離氧化鈣引起的安定性不合格。因此，安定性不合格的水泥在存放一段時(shí)間后安定性有可能會(huì)合格，但并不是所有的安定性不合格的水泥經(jīng)存放一段時(shí)間后安定性都會(huì)合格。在水泥中如果含有過多的游離氧化鈣、游離氧化鎂及三氧化硫時(shí)引起的水泥安定性不合格則沒有這種特性。

3 結(jié)論

水泥生產(chǎn)廠家在水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生游離氧化鈣的情況是不可避免的。因此，水泥成品在出廠前一定要存放一段時(shí)間（也稱為水泥的安定期），這樣就可以有效避免因水泥安定性的時(shí)效問題引起的水泥安定性不合格的情況。在水泥的檢測過程中，正確認(rèn)識(shí)水泥安定性的時(shí)效問題產(chǎn)生的原因有利于我們在工作中更加準(zhǔn)確的檢測和判斷水泥的安定性。同時(shí)，為了保證工程的質(zhì)量，在水泥用于工程前，一定要按規(guī)定進(jìn)行水泥的復(fù)試，并經(jīng)試驗(yàn)合格后方可使用。

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1674-6708（2010）24-0125-02