1、综述影响水泥安定性检测结果的因素摘要：水泥是建筑工程中用量最大，直接影响到工程质量的建筑材料，且由水泥安定性不合格具有一定的隐蔽性，不做检验一般很难被发现，因此水泥使用前的复检尤其重要。水泥复检必须引起施工、监理、建设各方的高度重视。对于可能出现的安定性方面的问题应该是以预防为主，无论是水泥的生产企业还是施工单位，都要对水泥的安定性有足够的重视，生产企业一定要把好质量关，施工单位一定要先检验再使用，否则一旦出现问题则难以弥补。只有在相互配合的条件下才能杜绝安定性不合格的水泥用到建筑工程中。 关键词：水泥安定性混凝土检测 中图分类号： TQ172 文献标识码： A 水泥的体积安定性是指水泥浆硬化
2、后因体积膨胀而产生变形的性质。当水泥浆体硬化后，产生不均匀的体积变化，为体积安定性不良，这会导致水泥浆体开裂，严重影响工程质量。在混凝土结构工程施工质量验收规范 （GB50204-2002）和砌体工程施工质量验收规范（GB50203-2002）两个国家标准中明确规定，安定性不合格的水泥严禁用于建筑工程中。在建设工程中,水泥质量的好坏直接影响建筑结构安全,而水泥安定性是水泥检验指标中最主要的指标之一。但由于建设工期和施工进度的要求,进入施工现场的水泥未经取样复验或未等检验结果出来即已用于工程的现象非常普遍,致使安定性不合格的水泥用于工程的现象屡有发生,造成的事故的发生。因此，检验机构对于水泥安定
3、性的检测决不能掉以轻心。 一、安定性不合格水泥对混凝土质量的影响与危害 主要是体积膨胀引起水泥石开裂，导致混凝土结构破坏。水泥的体积膨胀值与混凝土体积膨胀值是不同的，前者为净浆，后者为水泥、水和粗细骨料组成的集合体，而且用水量各不相同，水化情况也不尽相同，混凝土的孔隙远比净浆中的孔隙要高，所以水泥的体积变化不能全面地代表混凝土的体积变化。凡工程中使用了安定性不合格的水泥的，均造成了程度不同的质量问题。事故发生的部位和损坏程度如下： 3.1 混凝土工程。用于混凝土工程的梁、板、柱，浇筑后凝结缓慢，混凝土表面出现不规则网状裂缝无强度，部分裂缝处混凝土酥松，尤其是承重部位的阳台、梁、挑檐板、雨蓬等随
4、时间推移，即出现裂缝或损坏。 3.2 砌体工程。轻者砂浆达不到设计强度，重者砂浆无强度，随着砂浆中的水分的析出干燥，砂灰变酥，墙体粘结强度达不到设计要求，甚至出现崩裂和损坏。 3.3 装饰工程。使用在内外墙裙，抹灰层或地面，轻者装饰无强度、起皮、开裂、掉砂，重者大面积脱落掉皮，经不起风雨的冲刷，短期内毁坏。 二、水泥安定性的影响因素及机理分析 造成水泥体积安定性不良的因素，主要是由于熟料中所含游离氧化钙（f-Cao）过多，当熟料中所含氧化镁（Mgo）或掺入石膏过量时，也会导致安定性不良。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢，加之被熟料中的其它成分所包裹，使得在水泥已经硬化
5、后才进行熟化。其反应式为： Cao+H2O=Ca(OH)2 ;Mgo+ H2O=Mg (OH)2 ; 这时体积膨胀 97%以上，从而引起不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与固态水化铝酸钙继续反应生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石） ，体积增大约 1.5 倍，从而导致水泥石开裂。其反应式为： 3（CaSO42 H2O）+3CaOAl2O36 H2O+19 H2O=3 CaOAl2O33CaSO431 H2O 三、安定性不合格水泥的成因 2.1 水泥安定性的概念。水泥的体积安定性是反映水泥浆在硬化后因体积膨胀的不均匀而变形的情况，是评定水泥质量的重要指标，也是保证水
6、泥制品、混凝土工程质量的必要条件。安定性不良的水泥会使水泥硬化体开裂，强度降低。甚至引起结构破坏，危害极大，因此，检测单位对水泥安定性的判定责任重大，如把安定性合格的判为不合格，会极大地挫伤水泥生产方的积极性，如把安定性不合格的判为合格，则影响人民的生命和财产安全。 2.2 安定性不合格的产生原因。造成水泥安定性不合格的主要原因是由于水泥熟料中的 f-CaO（或者还有少量 MgO、SO3） 。水泥熟料中最主要的化学成分是 CaO，它与 SiO2 生成硅酸钙，与 Al2O3 和 Fe2O3 生成铝酸盐和铁铝酸盐。要生产出高品位的优质水泥，就需要有足量的碱性氧化物来满足酸性氧化物的需要。但在生产过
7、程中，由于配料比例失当或煅烧温度低以及熟料冷却方式不当，其中一部分 CaO 就不能完全与酸性氧化物化合或是已形成的 C3S 发生分解，从而以 f-CaO 的形式存在于水泥熟料中。这种经高温烧成的晶体颗粒呈死烧状，遇水后水化速度极慢。在水泥水化、硬化的过程中，f-CaO 在水泥具有一定的强度后才开始水化，并伴随一定的体积膨胀，从而导致混凝土内部产生巨大的膨胀应力，致使混凝土的强度急剧下降。当膨胀应力超过混凝土的强度极限时，就会引起混凝土的开裂和损坏。 四、水泥安定性不合格对混凝土质量影响的检测方法 对已浇筑的混凝土所用水泥是否存在安定性不合格的问题，或是已使用了安定性不合格水泥的混凝土，如何进行
8、检测、评估是工程技术人员和研究人员一直探索研究的课题。比较成熟并已被国家建筑结构检测技术标准采用的是“f-CaO 对混凝土质量影响的检测”方法。该检测方法适用于判定 f-CaO 对混凝土质量的影响。f-CaO 对混凝土质量影响的检测可分为现场检查、薄片沸煮检测和芯样试件检测等。 1 现场检查。可通过检查混凝土外观质量（有无开裂、疏松、崩溃等严重破坏症状）初步确定 f-CaO 对混凝土质量有影响的部位和范围。从外观判别用于混凝土工程的水泥的安定性是否合格，也可采用以下几种简易方法：合格水泥浇筑的混凝土外表坚硬刺手，而安定性不合格水泥浇灌的混凝土给人以松软、冻后融化的感觉；安定性合格的水泥浇筑的混
9、凝土多数呈青灰色且有光亮，而不合格水泥浇筑的混凝土多呈白色且黯淡无光；合格水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力强、粘结牢，石子很难从构件表面剥离下来，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力差、粘结力小，石子容易从混凝土的表面剥离下来。 2 在初步确定有 f-CaO 对混凝土质量有影响的部位上钻取混凝土芯样，芯样的直径可为 70100mm。在同一部位钻取的芯样数量不应少于 2 个，同一批受检混凝土至少应取得上述混凝土芯样 3 组。 3 在每个芯样上截取 1 个无外观缺陷的 10mm 厚的薄片试件，同时将芯样加工成高径比为 1.0 的芯样试件，芯样试件的加工质量应符合钻芯法检测混凝土强度技术规程
10、CECS032007 的要求。 4 试件的检测应遵守下列规定。薄片沸煮检测：将薄片试件放入沸煮箱的试架上进行沸煮，对沸煮过的薄片试件进行外观检查；芯样试件检测：将同一部位钻取的 2 个芯样试件中的 1 个放入沸煮箱的试架上进行沸煮，对沸煮过的芯样试件进行外观检查。将沸煮过的芯样试件晾置 3d，并与未沸煮的芯样试件同时进行抗压强度测试。芯样试件抗压强度测试应符合钻芯法检测混凝土强度技术规程的规定。按下式计算每组芯样试件强度变化的百分率 cor，并计算全部芯样试件抗压强度变换百分率的平均值 cor,m。 cor = ( fcor- f*cor) / fcor100 式中 cor芯样试件强度变化的百
11、分率；fcor 未沸煮芯样试件抗压强度；f*cor 同组沸煮芯样试件抗压强度。 5 当出现下列情况之一时，可判定 f-CaO 对混凝土质量有影响。有 2 个或 2 个以上沸煮试件（包括薄片试件和芯样试件）出现开裂、疏松或崩溃等现象；芯样试件强度变化百分率平均值 cor30；）仅有一个薄片试件出现开裂、疏松或崩溃等现象，并有一个cor，m30。 6 沸煮制度调整好沸煮箱内的水位，使能保证在整个沸煮过程中都超过试件，不需中途添补试验用水，同时又能保证在（305）min 内升至沸腾。将试样放在沸煮箱的试架上，在（305）min 内加热至沸，恒沸6h，关闭沸煮箱自然降至室温。 五、检验方法对水泥安定性
12、的影响 (1)标准稠度用水量、非标准稠度用水量对安定性的影响 在标准水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1346-2011 中规定，水泥安定性测定所用净浆为标准稠度净浆。但在操作中，如果拌制的水泥净浆稠度大于标准稠度时，水泥中的 f-Cao 水化速度加快，试件内部产生的孔隙也会增多，抵消了 f-Cao 水化产生的膨胀，造成水泥安定性的误判；当水泥净浆稠度小于标准稠度时，水泥水化反应相对于标准稠度净浆不充分，在沸煮条件下，相对体积膨胀也比较小，同样也会对水泥安定性误判。 (2)在测试过程中，搅拌方式、搅拌时间对水泥安定性的影响 当遇到停电时，试验室有时会选择用人工搅拌的方式来完成
13、当天的试验。同一样品，采用净浆搅拌机，安定性是合格的，但采用人工搅拌，水泥安定性往往会出现不合格的情况。这是因为人工搅拌速度、搅拌时间都不能够很好的控制，导致水泥净浆搅拌的不均匀，引起水化的不均匀，从而产生体积变形不均匀，使得安定性合格的水泥判为不合格。 (3)试件的养护条件对水泥安定性的影响 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1346-2011 中规定，标准养护温度为 201，相对湿度不低于 90%。养护温度低于标准养护温度，水泥水化速度相对于标准状态下的水化速度减慢，水泥水化相对来说不彻底，养护完毕测试雷氏夹指针间的距离（A）相对就会被减小，蒸煮时体积产生膨胀，相对指针增
14、加的距离（C-A）就会增大，所以安定性合格的水泥很容易被判为不合格；相反，当养护温度高于标准养护温度时，水泥水化速度加快，养护完毕测试雷氏夹指针间的距离（A）相对就会增大，蒸煮后雷氏夹指针增加的距离（C-A）就会减小，有可能会将安定性不合格的水泥判为合格。 (4)养护时间对安定性的影响 标准水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1346-2011 中规定，制备好的标准稠度净浆在湿气养护箱内养护24h2h。我们从做过的大量试验中，列出几种典型的水泥试验数据来进行分析。 从实验结果可以看出：三种水泥，当养护时间小于标准养护时间24h2h 时，所测养护后指针间的距离 A 小于标准值，相
15、应煮沸后指针增加距离（C-A）增大；养护时间过长，指针距离 A 大于标准值，相应的煮沸后指针增加距离（C-A）减小。水泥 1 虽然在养护时间的缩短或延长时对于水泥安定性的合格性判定没有影响，但此时的数据却已失真；相反的，另外两种水泥却对安定性的判定就有明显的差别。合格水泥 2 因养护时间的缩短变为不合格的水泥；不合格水泥 3 因养护时间的增加变为合格的水泥。造成水泥安定性此种结果的原因：养护时间缩短，f-Cao 水化反应产物 Ca(OH)2 相对减少，膨胀也就减小，即 A 相对减小， （C-A）就增大；养护时间延长，f-Cao 水化反应仍然继续，膨胀就会继续增加，A 相应增大， （C-A）就减
16、小。 (5)沸煮时间对安定性的影响。 标准水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1346-2011 中规定，要保证水泥试样在 30min5min 内升至沸腾并恒沸 180min5min。在试验中，如果不能够保证在标准规定的时间内煮沸、恒沸时间缩短或延长，会使试件在升温过程中水化、变形的发展与标准时间试件的水化、变形存在差异，使雷氏夹膨胀值减小或者增大。 六、水泥的时效性 在检测中，有时会遇到这样的情况：委托单位送来水泥样品，经检验，水泥安定性不合格，但放置一段时间后，进行复检，安定性合格。这个是因为水泥中的部分结构比较疏松的低温 f-Cao 与空气中的水分水化，f-Cao 的含量减少，而使安定性趋于好转。在检测中，要完全了解造成水泥安定性不合格的原因，才能更加准确的对水泥样品安定性做出判定。 参考文献： 1王金山，水泥安定性影响分析J，安徽建筑，2005（03） 2肖燕，安定性不合格水泥对混凝土质量影响的检测J，建材与装饰，2008（04） 3文娟，水泥安定性对混凝土质量的影响与检测J，民营科技，2009（01）
