有关水泥安定性影响因素的探讨

【摘 要】水泥安定性是评定水泥品质最主要的技术指标之一，水泥安定性的合格与否直接关系到混凝土结构安全性能的好坏，在水泥诸多检测项目中为必检项目。文章阐述了影响水泥安定性的因素及其化学机理，结合实际工作经验分析试验方法的规范与否对水泥安定性判定的影响，并对在检测中遇到的安定性时效性问题进行了解释。

【关键词】安定性；标准稠度用水量；搅拌方式；养护时间；时效性

水泥的体积安定性是指水泥浆硬化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。

1.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（CaSO4·2H2O）+3CaO·Al2O3·6H2O+19H2O

=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

2.检验方法对水泥安定性的影响

2.1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。

2.2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。

2.3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20℃±1℃，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。

2.4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24h±2h。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24h±2h时，所测养护后指针间的距离A小于标准值，相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）就减小。

2.5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30min±5min内升至沸腾并恒沸180min±5min。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。

3.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。

4.建议

水泥在工程建设中应用非常广泛，而且直接影响到工程质量，一旦由于水泥安定性不合格引起工程质量问题，将会给整个工程造成重大损失。

为了确保工程质量建议从两方面进行把关：（1）作为检测人员，要严格按照规范要求进行操作，只有规范、正确的试验操作方法才能产生相应准确的试验结果，对工程才具有实质的把关意义。（2）作为施工单位，应在检测报告确认合格后再进行施工，而不应该为了追求工程进度，在没有确认水泥合格的情况下进行施工，造成不必要的麻烦。

【参考文献】

[1]王福川主编.土木工程材料.中国建材工业出版社.

[2]《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2011.