水泥安定性產生的原因及對建筑工程質量的影響

趙 強

（虎林市工程質量監督站，黑龍江 虎林 158400）

引言：水泥安定性是反映水泥硬化后固相體積變化均勻性的物理指標，這也是國家標準中規定必須達到的關鍵性質量指標之一。水泥在加水后的硬化過程中，一般體積都會發生變化。假如體積變化是在水化過程中發生均勻的體積變化或者是在水泥石凝結硬化過程中進行，則其對工程的質量不會造成影響。如果是在水泥硬化后，在水泥石內部產生劇烈的不均勻的體積變化，便會在水泥石內部產生很大的破壞應力，導致其強度下降，嚴重時引起水泥石體開裂。

1 水泥體積安定性常用的檢測方法

水泥體積安定性的好壞是用水泥凈漿經特定試驗條件處理后外形體積變化的結果來判定的。影響水泥體積變化的有害成分是過量的SO3、f-CaO和f-MgO。國家標準中嚴格控制SO3、f-MgO 在水泥中的含量，GB/T1346-2001中檢測的是由f-CaO造成的體積安定性的檢測方法，分為標準法和代用法。

1.1 標準法：將標準稠度凈漿裝滿兩只雷氏夾，分別用75-80克玻璃板壓上下，放入濕氣養護箱養護（24±2）小時后，測量雷氏夾指針尖端間的距離，放入沸煮箱沸煮3.5小時。結果測定：兩試件煮后增加值的平均值≤5.0mm時，且兩個差值不得超過4.0mm，即可判定水泥安定性合格，反之為不合格。

1.2 代用法：將標準稠度凈漿分別放在100mm×100mm兩塊玻璃板上做成直徑70mm-80mm、中心厚約10mm、邊緣漸薄、表面光滑的試餅，放在濕氣養護箱養護（24±2）小時后進行沸煮，沸煮方法同標準法一樣。結果測定：用目測試餅未發現裂縫，用鋼直尺檢查沒有彎曲則判定安定性合格，反之為不合格。

水泥安定性仲裁檢驗時，應在取樣之日起10d以內完成。當水泥安定性測定結果發生爭議時，雷氏法方法測定為準。代用法在制作過程中存在較大誤差。

15年來，我們在試驗中共檢測出安定性不合格的水泥樣品41組。其中，試餅龜裂疏松的23組，占不合格率的56.1%；試餅龜裂翹曲的巧組，占不合格率的36.5，試餅崩潰成渣狀的3組，占不合格率的7.4%。這些水泥強度大大低于合格水泥的標準，甚至有些試樣沒有強度，形如成熟爆裂的菜花。在這41組安定性不合格的水泥中，強度最低的一組P·032.5實際強度只有11.6Mpa(28d)。最高的一組也只有13.5MPa(28d）。41組試件中的外形有3組崩壞，無法檢測，其余38組中體積均出現膨脹，膨脹率最大的為2.3%，最小的一組為0.7%。

41組安定性不合格的試驗占85.4%；機立窯生產的水泥5組，占全部不合格試樣的12.2%;回轉窯生產的水泥不合格的只有1組，占總數的2.4%。證明水泥安定與水泥生產設備等關系十分密切。

因此，我們在施工過程中選用水泥時應盡量選用生產工藝較先進的回轉窯水泥。同時為確保工程質量，應嚴格按國家規定對進入施工現場的水泥進行復驗，合格后再使用。

2 水泥安定性不合格的原因分析

造成水泥安定性不合格的原因主要是由于水泥熟料中含有過量的f-CaO和f-MgO以及SO3，但是由于f-MgO需要在蒸壓條件下才能加速水化反應，而SO3則需要長期在常溫水中才會發生水花反應，造成水泥固相體積膨脹,所以這二者都不便于快速檢驗，故在水泥的國家標準GB175-2007中對水泥中f-MgO以及SO3的含量都有嚴格規定和要求。我們通常在工程質量檢測中出現安定性不合格的情況時主要是由于f-CaO過多引起的。f-CaO分兩種形式,低溫f-CaO，它結構比較疏松，水化的速度快，比較容易發現，低溫f-CaO主要是在機立窯中生產的水泥中出現的較多,在施工中表現為混凝土不凝結、不硬化，沒有強度,手握如桃酥狀等。高溫f-CaO，它表面有玻璃釉狀物質包裹，由于水化的速度緩慢，一般在數月以后甚至更長的時間才開始水化反應，故施工中混凝土早期的強度一般都能達到要求，難以發現，如果不做安定性檢測，很難發現問題。但隨著時間的延續，f-CaO慢慢開始水化，在早已硬化的混凝土內部產生固相體積膨脹，產生內應力，從而導致混凝土強度的降低，甚至引起混凝土構件的破壞。水泥中低溫f-CaO由于未經過高溫煅燒所以其結構較為疏松，在水泥存放的過程中能自動吸收空氣中的水分消解，隨著水泥存放時間的延長，水泥中的低溫f-CaO不斷的吸收空氣中的水分而水化，含量不斷的減少，而高溫f-CaO的密度大，結構較致密，并且表面包裹著玻璃釉狀質，難吸收空氣中的水分進行水化，所以時效性的產生主要是由低溫f-CaO引起的。但并不非所有的水泥存放一段時間后安定性都會合格，當水泥中的f-CaO含量過多或者是由于f-MgO以及SO3引起的安定性不合格則沒有這種特性。這就是說存放一段時間有可能解決由于低溫f-CaO而造成的水泥安定性不合格，并不意味著水泥的安定性不合格只要存放一段時間就可以了。

同時由于在水泥的生產過程中f-CaO的產生是不可避免的，因此在水泥配料合理、煅燒時反應徹底的情況下，水泥熟料在粉磨前和成品水泥在出廠前一定要存放一段時間（安定期），這樣可以有效的避免安定性時效性的存在，也在一定程度上減少安定性爭議的產生。

3 水泥安定性不合格對建筑工程質量的影響

3.1 對建筑砌體結構的影響

使砌體砂漿強度降低，嚴重時會失去強度砂漿起不到粘結和傳力作用。

3.2 對基礎結構的影響

基礎整體強度達不到設計要求，嚴重時會使基礎崩裂、破壞。

3.3 對裝飾裝修工程的影響

抹灰層、地面以及內外墻粘貼飾面磚等，在使用了安定性不合格砂漿后，輕者造成起皮、鼓泡、爆裂等；重者會使抹灰層整體或局部脫落，耐久性差，無法滿足使用功能要求。

3.4 對混凝土工程的影響

最大的危害是對混凝土的梁、板、柱以及建筑預制構件的破壞，它如同無形無情的殺手，隨時都有發生斷裂倒塌事故的可能。水泥安定性不合格一般均能出現凝結速度慢，最終強度達不到設計要求。構件表面有輕度裂紋，并逐漸加大，降低工程耐久性。

還有一種特別情況是混凝土早期并沒有明顯異常現象，甚至早期強度也較高，但經過數月甚至數年后問題才暴露出來，這種隱患造成的危害更大。

4 施工過程中為避免水泥安定性產生問題應注意的問題。為避免水泥安定性問題給工程建設造成重大危害，對施工過程中的嚴格要求必須注意以下問題

4.1 嚴格執行法律法規及有關標準規定，對新場的水泥必須經試驗合格后方再使用于工程中。嚴禁為爭搶工期，不進行進場試驗就直接使用。

4.2 在工作中認真摸索仔細觀察，對于合格水泥澆筑的混凝土外表堅硬，有楞角，具有光澤。混凝土對石子等骨料握裹力強，很難將骨料輕易剝離。而用安定性不好的水泥澆筑的混凝土則感到松酥，顏色暗淡，無光澤，骨料粘結不牢，極易剝落。做到盡早發現問題，盡早處理，以減少造成的損失。

綜上所述，水泥是建筑工程中用量非常大，直接影響到工程質量的建筑材料，由于水泥安定性不合格具有一定的隱蔽性，不做檢驗一般很難被發現,現在生產的水泥，安全性不合格時有發生，對于工程質量的影響極大，因此水泥使用前的復檢尤其重要。水泥復檢必須引起建設工程各方的高度重視。否則一旦出現問題則難以彌補。只有在相互配合的條件下才能杜絕安定性不合格的水泥用到建筑工程中。施工中必須嚴格把住水泥質量的安定性這一關鍵性問題，確保百年大計，質量第一。

[1]《水泥工藝》中國建材工業出版社.

[2]《中國水泥》期刊.