淺談水泥安定性檢測中的時效問題

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的一項重要指標，使用安定性不合格的水泥，會使混凝土構件、建筑物等產生變形、裂紋、甚至崩潰，造成嚴重的工程質量事故。因此，國家標準中明確規定，水泥安定性不合格屬于廢品。廢品水泥嚴禁出廠，決不允許使用。本文結合工程實例，對水泥安定性檢測中的時效問題進行分析探討。

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城聯通苑工程在水泥復試過程中遇到的水泥安定性前后兩種截然相反實驗結論的情況，經過深入分析，查閱大量相關資料發現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的一項重要指標，使用安定性不合格的水泥，會使混凝土構件、建筑物等產生變形、裂紋、甚至崩潰，造成嚴重的工程質量事故。因此，國家標準中明確規定，水泥安定性不合格屬于廢品。廢品水泥嚴禁出廠，決不允許使用。但在現實情況中，水泥安定性不合格的水泥仍然大量存在，因此，無論對于使用者或是水泥檢驗部門來說，準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。

但有時情況卻出乎預料，對于同一批次的水泥在第一次檢測時水泥安定性不合格，但是水泥經存放一段時間后二次檢測時水泥安定性卻合格，這種情況發生的原因正是水泥安定性中的時效問題。也正是由于存在水泥的安定性隨時間變化而發生變化的情況，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是發生在水泥的凝結硬化以后，水化反應的速度不同，且水化時伴隨著體積的過度膨脹，會在硬化的水泥石內部造成局部應力，導致水泥安定性不合格，進而導致水泥制品產生變形、開裂、甚至使水泥制品崩潰的現象發生。因此，安定性不合格的水泥是絕對不允許用于工程中。

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現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，進行熟料的燒成。物料溫度達到1 300℃左右是鐵鋁酸四鈣、鋁酸三鈣、氧化鎂及堿質開始熔融，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生反應生成硅酸三鈣，這一過程稱為石灰吸收。到達1 450℃時，游離石灰得到充分吸收。其反應如下：

2CaO·SiO2+ CaO → 3CaO·SiO2

在1 450℃～1 300℃降溫過程中，主要進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，也想開始凝固，硅酸三鈣生成的反應也就基本結束。這時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，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高溫作用，會產生破壞作用。

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，導致大量的游離氧化鈣的殘留，這種游離氧化鈣是沒有經過高溫死燒的。同樣會產生破壞作用。

第一、二種情況的游離氧化鈣結構比較疏松，水化速度較快，影響較輕。在水泥檢測中比較容易發現，在施工中表現為水泥制品不凝結、不硬化、早期幾乎沒有強度等。

第三種情況是由于當配料不當，生料過粗或煅燒不充分時，熟料中就會出現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”，結構比較致密，水化速度較慢，通常要在加水3d以后反應才比較明顯。游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣時，體積膨脹97.9%，在硬化的水泥制品內部造成局部膨脹應力。因此，隨著水泥中游離氧化鈣含量的增加，首先是抗拉、抗折、強度的降低，使3d以后的強度倒縮，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、氧化鐵的化學親和力小，一般不與其他氧化物起化學反應而生成有用礦物。有一部分氧化鎂可與熟料礦物結合成固溶體以及溶于液相中。當氧化鎂含量過多時，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，要幾個月甚至幾年才能明顯反應出來。水化生成氫氧化鎂時，體積膨脹148%，導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硬化以后發生的，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引起水泥安定性的不合格。因此，在水泥中應嚴格限制游離氧化鈣、游離氧化鎂及三氧化硫的含量。

2 水泥安定性的時效問題

結構比較疏松的游離氧化鈣在水泥存放中能自動吸收空氣中的水分進行水化，隨著水泥存放時間的延長，水泥中的這一部分游離氧化鈣含量會不斷減少。而結構比較致密的游離氧化鈣不易吸收空氣中的水分進行水化，所以水泥的時效問題主要是由于結構比較疏松的游離氧化鈣引起的。也就是說水泥經存放一段時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間后安定性有可能會合格，但并不是所有的安定性不合格的水泥經存放一段時間后安定性都會合格。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引起的水泥安定性不合格則沒有這種特性。

3 結論

水泥生產廠家在水泥生產過程中產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，正確認識水泥安定性的時效問題產生的原因有利于我們在工作中更加準確的檢測和判斷水泥的安定性。同時，為了保證工程的質量，在水泥用于工程前，一定要按規定進行水泥的復試，并經試驗合格后方可使用。

[1]朱梅蕊，韋金華.水泥安定性檢測的注意事項[J].工程質量，2006(11).

[2]梁建東.影響水泥安定性檢測結果的因素分析[J].黑龍江科技信息，2007(11).

[3]肖展瑜.水泥安定性研究與檢測 [J].大眾科技，2008(8). [4]現代水泥生產基本知識.中國建材工業出版社.

TU7

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1674-6708（2010）24-0125-02