有關(guān)水泥安定性影響因素的探討

程水艷　劉濤

【摘 要】水泥安定性是評(píng)定水泥品質(zhì)最主要的技術(shù)指標(biāo)之一，水泥安定性的合格與否直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)安全性能的好壞，在水泥諸多檢測項(xiàng)目中為必檢項(xiàng)目。文章闡述了影響水泥安定性的因素及其化學(xué)機(jī)理，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)分析試驗(yàn)方法的規(guī)范與否對(duì)水泥安定性判定的影響，并對(duì)在檢測中遇到的安定性時(shí)效性問題進(jìn)行了解釋。

【關(guān)鍵詞】安定性；標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量；攪拌方式；養(yǎng)護(hù)時(shí)間；時(shí)效性

水泥的體積安定性是指水泥漿硬化后因體積膨脹而產(chǎn)生變形的性質(zhì)。當(dāng)水泥漿體硬化后，產(chǎn)生不均勻的體積變化，為體積安定性不良，這會(huì)導(dǎo)致水泥漿體開裂，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）和《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50203-2002）兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，安定性不合格的水泥嚴(yán)禁用于建筑工程中。

1.水泥安定性的影響因素及機(jī)理分析

造成水泥體積安定性不良的因素，主要是由于熟料中所含游離氧化鈣（f-Cao）過多，當(dāng)熟料中所含氧化鎂（Mgo）或摻入石膏過量時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致安定性不良。熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，加之被熟料中的其它成分所包裹，使得在水泥已經(jīng)硬化后才進(jìn)行熟化。其反應(yīng)式為：

Cao+H2O=Ca（OH）2；Mgo+H2O=Mg（OH）2；

這時(shí)體積膨脹97%以上，從而引起不均勻體積膨脹，使水泥石開裂。當(dāng)石膏摻量過多時(shí)，在水泥硬化后，殘余石膏與固態(tài)水化鋁酸鈣繼續(xù)反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），體積增大約1.5倍，從而導(dǎo)致水泥石開裂。其反應(yīng)式為：

3（CaSO4·2H2O）+3CaO·Al2O3·6H2O+19H2O

=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

2.檢驗(yàn)方法對(duì)水泥安定性的影響

2.1標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、非標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對(duì)安定性的影響

在標(biāo)準(zhǔn)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346-2011中規(guī)定，水泥安定性測定所用凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿。但在操作中，如果拌制的水泥凈漿稠度大于標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)，水泥中的f-Cao水化速度加快，試件內(nèi)部產(chǎn)生的孔隙也會(huì)增多，抵消了f-Cao水化產(chǎn)生的膨脹，造成水泥安定性的誤判；當(dāng)水泥凈漿稠度小于標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)，水泥水化反應(yīng)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿不充分，在沸煮條件下，相對(duì)體積膨脹也比較小，同樣也會(huì)對(duì)水泥安定性誤判。

2.2在測試過程中，攪拌方式、攪拌時(shí)間對(duì)水泥安定性的影響

當(dāng)遇到停電時(shí)，試驗(yàn)室有時(shí)會(huì)選擇用人工攪拌的方式來完成當(dāng)天的試驗(yàn)。同一樣品，采用凈漿攪拌機(jī)，安定性是合格的，但采用人工攪拌，水泥安定性往往會(huì)出現(xiàn)不合格的情況。這是因?yàn)槿斯嚢杷俣?、攪拌時(shí)間都不能夠很好的控制，導(dǎo)致水泥凈漿攪拌的不均勻，引起水化的不均勻，從而產(chǎn)生體積變形不均勻，使得安定性合格的水泥判為不合格。

2.3試件的養(yǎng)護(hù)條件對(duì)水泥安定性的影響

《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346-2011中規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度為20℃±1℃，相對(duì)濕度不低于90%。養(yǎng)護(hù)溫度低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度，水泥水化速度相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水化速度減慢，水泥水化相對(duì)來說不徹底，養(yǎng)護(hù)完畢測試?yán)资蠆A指針間的距離（A）相對(duì)就會(huì)被減小，蒸煮時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，相對(duì)指針增加的距離（C-A）就會(huì)增大，所以安定性合格的水泥很容易被判為不合格；相反，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度時(shí)，水泥水化速度加快，養(yǎng)護(hù)完畢測試?yán)资蠆A指針間的距離（A）相對(duì)就會(huì)增大，蒸煮后雷氏夾指針增加的距離（C-A）就會(huì)減小，有可能會(huì)將安定性不合格的水泥判為合格。

2.4養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)安定性的影響

標(biāo)準(zhǔn)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346-2011中規(guī)定，制備好的標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿在濕氣養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)24h±2h。我們從做過的大量試驗(yàn)中，列出幾種典型的水泥試驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：三種水泥，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間小于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間24h±2h時(shí)，所測養(yǎng)護(hù)后指針間的距離A小于標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)煮沸后指針增加距離（C-A）增大；養(yǎng)護(hù)時(shí)間過長，指針距離A大于標(biāo)準(zhǔn)值，相應(yīng)的煮沸后指針增加距離（C-A）減小。水泥1雖然在養(yǎng)護(hù)時(shí)間的縮短或延長時(shí)對(duì)于水泥安定性的合格性判定沒有影響，但此時(shí)的數(shù)據(jù)卻已失真；相反的，另外兩種水泥卻對(duì)安定性的判定就有明顯的差別。合格水泥2因養(yǎng)護(hù)時(shí)間的縮短變?yōu)椴缓细竦乃?；不合格水?因養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加變?yōu)楹细竦乃唷Ｔ斐伤喟捕ㄐ源朔N結(jié)果的原因：養(yǎng)護(hù)時(shí)間縮短，f-Cao水化反應(yīng)產(chǎn)物Ca（OH）2相對(duì)減少，膨脹也就減小，即A相對(duì)減小，（C-A）就增大；養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長，f-Cao水化反應(yīng)仍然繼續(xù)，膨脹就會(huì)繼續(xù)增加，A相應(yīng)增大，（C-A）就減小。

2.5沸煮時(shí)間對(duì)安定性的影響

標(biāo)準(zhǔn)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346-2011中規(guī)定，要保證水泥試樣在30min±5min內(nèi)升至沸騰并恒沸180min±5min。在試驗(yàn)中，如果不能夠保證在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)煮沸、恒沸時(shí)間縮短或延長，會(huì)使試件在升溫過程中水化、變形的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間試件的水化、變形存在差異，使雷氏夾膨脹值減小或者增大。

3.水泥的時(shí)效性

在檢測中，有時(shí)會(huì)遇到這樣的情況：委托單位送來水泥樣品，經(jīng)檢驗(yàn)，水泥安定性不合格，但放置一段時(shí)間后，進(jìn)行復(fù)檢，安定性合格。這個(gè)是因?yàn)樗嘀械牟糠纸Y(jié)構(gòu)比較疏松的低溫f-Cao與空氣中的水分水化，f-Cao的含量減少，而使安定性趨于好轉(zhuǎn)。在檢測中，要完全了解造成水泥安定性不合格的原因，才能更加準(zhǔn)確的對(duì)水泥樣品安定性做出判定。

4.建議

水泥在工程建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛，而且直接影響到工程質(zhì)量，一旦由于水泥安定性不合格引起工程質(zhì)量問題，將會(huì)給整個(gè)工程造成重大損失。

為了確保工程質(zhì)量建議從兩方面進(jìn)行把關(guān)：（1）作為檢測人員，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，只有規(guī)范、正確的試驗(yàn)操作方法才能產(chǎn)生相應(yīng)準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)工程才具有實(shí)質(zhì)的把關(guān)意義。（2）作為施工單位，應(yīng)在檢測報(bào)告確認(rèn)合格后再進(jìn)行施工，而不應(yīng)該為了追求工程進(jìn)度，在沒有確認(rèn)水泥合格的情況下進(jìn)行施工，造成不必要的麻煩。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王福川主編.土木工程材料.中國建材工業(yè)出版社.

[2]《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346-2011.