浅谈水泥安定性检测中的时效问题

范蓬震

陕西省第八建筑工程公司，陕西西安 710068

浅谈水泥安定性检测中的时效问题

范蓬震

陕西省第八建筑工程公司，陕西西安 710068

由于水泥安定性是水泥品质的一项重要指标，使用安定性不合格的水泥，会使混凝土构件、建筑物等产生变形、裂纹、甚至崩溃，造成严重的工程质量事故。因此，国家标准中明确规定，水泥安定性不合格属于废品。废品水泥严禁出厂，决不允许使用。本文结合工程实例，对水泥安定性检测中的时效问题进行分析探讨。

水泥安定性；检测；游离氧化钙；游离氧化镁；三氧化硫

0 引言

2005年1月由陕西省第十一建筑工程公司承建的中华世纪城联通苑工程在水泥复试过程中遇到的水泥安定性前后两种截然相反实验结论的情况，经过深入分析，查阅大量相关资料发现这种情况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质的一项重要指标，使用安定性不合格的水泥，会使混凝土构件、建筑物等产生变形、裂纹、甚至崩溃，造成严重的工程质量事故。因此，国家标准中明确规定，水泥安定性不合格属于废品。废品水泥严禁出厂，决不允许使用。但在现实情况中，水泥安定性不合格的水泥仍然大量存在，因此，无论对于使用者或是水泥检验部门来说，准确的检测和判断水泥安定性是否合格就成为及其重要的事情。

但有时情况却出乎预料，对于同一批次的水泥在第一次检测时水泥安定性不合格，但是水泥经存放一段时间后二次检测时水泥安定性却合格，这种情况发生的原因正是水泥安定性中的时效问题。也正是由于存在水泥的安定性随时间变化而发生变化的情况，使得水泥安定性在检测过程中的判断上往往存在争议。

水泥安定性不合格是由于水泥成份中的不安定因素（游离氧化钙、游离氧化镁、三氧化硫等）在水化过程中的水化反应是发生在水泥的凝结硬化以后，水化反应的速度不同，且水化时伴随着体积的过度膨胀，会在硬化的水泥石内部造成局部应力，导致水泥安定性不合格，进而导致水泥制品产生变形、开裂、甚至使水泥制品崩溃的现象发生。因此，安定性不合格的水泥是绝对不允许用于工程中。

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过多的游离氧化钙、游离氧化镁及三氧化硫。

1.1 游离氧化钙的影响

通常在水泥检测中发现的安定性不合格主要是由游离氧化钙过多引起的。在水泥熟料的烧成阶段，物料在1 300℃～1 450℃～1 300℃温度范围内，进行熟料的烧成。物料温度达到1 300℃左右是铁铝酸四钙、铝酸三钙、氧化镁及碱质开始熔融，氧化钙和硅酸二钙熔入液相中。在液相中，硅酸二钙和氧化钙发生反应生成硅酸三钙，这一过程称为石灰吸收。到达1 450℃时，游离石灰得到充分吸收。其反应如下：

2CaO·SiO2+ CaO → 3CaO·SiO2

在1 450℃～1 300℃降温过程中，主要进行阿里特晶体的长大与完善过程。直到物料温度降到1 300℃以下时，也想开始凝固，硅酸三钙生成的反应也就基本结束。这时物料中如果存在未与硅酸二钙化合的氧化钙，就形成游离氧化钙。一般情况下，游离氧化钙的生成有3种情况，它们对水泥安定性的影响是不同的。

第一种情况是由于水泥熟料慢冷或还原气氛使硅酸三钙分解的氧化钙及熟料中含氧化钾、氧化钠比较多时，取代硅酸二钙、氯酸三钙及硅酸二钙中的氧化钙，而形成所谓的二次游离氧化钙，由于二次游离氧化钙经高温作用，会产生破坏作用。

第二种情况是由于水泥熟料中的游离氧化钙存在于黄粉、黄球等生烧料中，导致大量的游离氧化钙的残留，这种游离氧化钙是没有经过高温死烧的。同样会产生破坏作用。

第一、二种情况的游离氧化钙结构比较疏松，水化速度较快，影响较轻。在水泥检测中比较容易发现，在施工中表现为水泥制品不凝结、不硬化、早期几乎没有强度等。

第三种情况是由于当配料不当，生料过粗或煅烧不充分时，熟料中就会出现没有被吸收的游离氧化钙，这种游离氧化钙在烧成温度下呈“死烧状态”，结构比较致密，水化速度较慢，通常要在加水3d以后反应才比较明显。游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%，在硬化的水泥制品内部造成局部膨胀应力。因此，随着水泥中游离氧化钙含量的增加，首先是抗拉、抗折、强度的降低，使3d以后的强度倒缩，引起水泥安定性的不合格。

1.2 游离氧化镁的影响

水泥熟料在煅烧过程中，由于氧化镁与二氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学亲和力小，一般不与其他氧化物起化学反应而生成有用矿物。有一部分氧化镁可与熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相中。当氧化镁含量过多时，就形成游离氧化镁。游离氧化镁的水化速度比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才能明显反应出来。水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致水泥安定性的不合格。

1.3 三氧化硫的影响

水泥熟料中的三氧化硫是由煤和生料带入的，水泥中的三氧化硫则是由石膏带入的。由于三氧化硫水化也是在水泥凝结硬化以后发生的，并且也伴随着体积的膨胀，因而也能引起水泥不安定型的不合格。

综上所述水泥中含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁及三氧化硫都会引起水泥安定性的不合格。因此，在水泥中应严格限制游离氧化钙、游离氧化镁及三氧化硫的含量。

2 水泥安定性的时效问题

结构比较疏松的游离氧化钙在水泥存放中能自动吸收空气中的水分进行水化，随着水泥存放时间的延长，水泥中的这一部分游离氧化钙含量会不断减少。而结构比较致密的游离氧化钙不易吸收空气中的水分进行水化，所以水泥的时效问题主要是由于结构比较疏松的游离氧化钙引起的。也就是说水泥经存放一段时间后有可能解决由于这种游离氧化钙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时间后安定性有可能会合格，但并不是所有的安定性不合格的水泥经存放一段时间后安定性都会合格。在水泥中如果含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁及三氧化硫时引起的水泥安定性不合格则没有这种特性。

3 结论

水泥生产厂家在水泥生产过程中产生游离氧化钙的情况是不可避免的。因此，水泥成品在出厂前一定要存放一段时间（也称为水泥的安定期），这样就可以有效避免因水泥安定性的时效问题引起的水泥安定性不合格的情况。在水泥的检测过程中，正确认识水泥安定性的时效问题产生的原因有利于我们在工作中更加准确的检测和判断水泥的安定性。同时，为了保证工程的质量，在水泥用于工程前，一定要按规定进行水泥的复试，并经试验合格后方可使用。

[1]朱梅蕊，韦金华.水泥安定性检测的注意事项[J].工程质量，2006(11).

[2]梁建东.影响水泥安定性检测结果的因素分析[J].黑龙江科技信息，2007(11).

[3]肖展瑜.水泥安定性研究与检测 [J].大众科技，2008(8). [4]现代水泥生产基本知识.中国建材工业出版社.

TU7

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1674-6708（2010）24-0125-02