安定性不合格水泥对混凝土质量影响的检测

勘察、测绘与测试技术建材与装饰２００８年０４月

安定性不合格水泥对混凝土质量影响的检测

肖燕

（广州市花都区建设工程质量监督检测室）

摘

寻求对已使用了安定性不合格水泥的混要：本文主要论述安定性不合格水泥对混凝土的危害，严格水泥使用的管理。积极探索、

凝土进行检测评估的方法，在确保工程质量的前提下，节约资源，减少经济损失。

关键词：水泥安定性；混凝土；检测；评估

实际工程中，由于建设工期和施工进度的要求，以及从业人员质量意识淡薄等原因，进入施工现场的水泥未经取样检验或未等检验结果出来即已用于工程的现象非常普遍。某些地区水泥生产企业比较集中，使水泥企业短途、直接向建设工地供货成为可能；加之工地自身储存能力的问题，导致每批水泥供货量少，工地较短时间段内出现多批水泥在同时使用的情况。对每批水泥都进行检验，存在时间、费用等方面的困难，从而增加了“未验即用”的频次。由此导致安定性不合格的水泥用于建设工程的现象屡有发生，造成的事故不乏其例，给工程质量带来了严重隐患。由于安定性不合格水泥的成因复杂，程度不一，对混凝土质量的影响在时间、程度上也不一样：有的甚至没有明显影响，使得其危害具有隐蔽性；有的需要若干年后才会暴露，对混凝土的耐久性有很大影响。对已使用了安定性不合格水泥的混凝土如何检测、一旦发生此类事故，评估其质量，历来是工程技术界的一大难题。

几乎无法修补加固，会给工程建设带来很大损失。如何检测、评估水泥安定性合格与否，以及安定性不合格水泥对混凝土质量的影响和危害，是工程技术界的一个难题。在此通过分析安定性不合格水泥的成因，同时介绍目前可采用的部分检测方法，对这些方法进行了分析和比较，并对其存在的问题进行了探讨。

大。第三是水泥中ＳＯ３过高，即石膏掺入量过多，多余的ＳＯ３在水泥硬化后继续与水和Ｃ３Ａ形成钙矾石，产生膨胀应力而影响水泥的安定性。若水泥熟料中ｆ２ＣａＯ和方镁石过高时，磨制水泥时又加入过量的石膏，这些因素互相迭加，就会使水泥的安定性严重不合格。

１．３水泥安定性的检验方法

用沸煮法检验水泥的体积安定性，其中又分雷氏法和试饼法，有争议时采用雷氏法。沸煮法起加速ＣａＯ熟化的作用，所以只能检查游离氧化钙所引起的水泥体积安定性不合格。由于游离ＭｇＯ在压蒸下才加速熟化，石膏的危害需长期在常温水中才能发现，二者均不便快速检验，所以国家规定硅酸盐和普通硅酸盐水泥熟料中游离ＭｇＯ含量不得超过５．０％，ＳＯ３含量不得超过３．５％。

目前，我国机立窑水泥逐渐趋于淘汰，回转窑水泥ＭｇＯ的含量一般控制在３％以内，远低于５．０％的国家标准要求，ＭｇＯ含量超标发生的机率较小。石膏掺量控制较严格，且石膏较贵，水泥生产厂家一般不会多掺。因此，对水泥及混凝土影响最大的就是游离氧化钙的含量。

１安定性不合格水泥的成因

１．１水泥安定性的概念

水泥浆硬化后体积变化的均匀性称为水泥体积安定性，即在水泥和水以后，逐渐水化硬化，水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂、不变形、不溃散的性质。一般来说，除了膨胀水泥这一类水泥在凝结硬化过程中体积稍有膨胀外，大多数水泥在此过程中体积稍有收缩，但这些膨胀和收缩都是硬化之前完成的。因此水泥石的体积变化均匀，即安定性良好。如果水泥中某些成分的化学反应不在硬化前完成而在硬化后发生，并伴随有体积变化，这时便会使已经硬化的水泥石内部产生有害的内应力。如果这种内应力大到足以使水泥石的强度明显降低，甚至开裂导致水泥制品破坏，则是水泥安定性不合格。

２水泥安定性不合格对混凝土质量影响的检测

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。采用外观检查、使用状况调查、取样加速水化试验、电镜分Ｘ射线衍射分析、析等各种手段，并结合混凝土其它检测手段，如取芯、回弹、超声等，已经取得了一定的成果。但迄今为止还没有一种完全有效的检测方法。比较成熟并已被国家《建筑结构检测技术标准》采用的是“ｆ２ＣａＯ对混凝土质量影响的检测”方法。

该检测方法适用于判定ｆ２ＣａＯ对混凝土质量的影响。ｆ２ＣａＯ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。

现场检查：可通过检查混凝土外观质量（有无开裂、疏松、（１）崩溃等严重破坏症状）初步确定ｆ２ＣａＯ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：

①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；

②安定性合格的水泥浇筑的混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；

粘结牢，石子③合格水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力强、

１．２引起水泥安定性不合格的主要因素

水泥安定性不合格，一般是由于熟料中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入的石膏（ＳＯ３）过多等原因所造成的，其中ｆ２ＣａＯ是一

种最常见、影响也最严重的因素。过烧状态的ｆ２ＣａＯ水化速度很慢，在硬化的水泥石中继续与水生成六方板状的Ｃａ（ＯＨ）２晶体，体积增大近一倍，产生膨胀应力，导致水泥石破坏。其次是游离氧化镁，即方镁石，它的水化速度更慢，水化生成Ｍｇ（ＯＨ）２时体积膨胀１４８％。但急冷的熟料中的方镁石结晶细小，对安定性影响不・２２６・

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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ｆ２ＣａＯ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７０～１００ｍｍ，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（ＣＥＣＳ０３）》的要求。

试件的检测应遵守下列规定：①薄片沸煮检测：将薄片试（４）件放入沸煮箱的试架上进行沸煮，沸煮制度应符合第［６］条的规定。对沸煮过的薄片试件进行外观检查；②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，沸煮制度应符合第［６］条的规定。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《钻芯法检的规定。按式（１）计算每组芯样测混凝土强度技术规程（ＣＥＣＳ０３）》试件强度变化的百分率ξｃｏｒ，并计算全部芯样试件抗压强度变换百分率的平均值ξｃｏｒ，ｍ。

ξｃｏｒ＝［（ｆｃｏｒ－ｆ＊ｃｏｒ）／ｆｃｏｒ］×１００

式中：ξ—芯样试件强度变化的百分率；ｃｏｒ——

—未沸煮芯样试件抗压强度；ｆｃｏｒ——

—同组沸煮芯样试件抗压强度。ｆ＊ｃｏｒ——

当出现下列情况之一时，可判定ｆ２ＣａＯ对混凝土质量有（５）

影响：①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；②芯样试件强度变化百分率平均值ξ疏松或崩溃等现ｃｏｒ，ｍ＞３０％；③仅有一个薄片试件出现开裂、象，并有一个ξｃｏｒ＞３０％。

（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，同时又能保证在将试样放在沸煮箱的试架上，在（３０±（３０±５）ｍｉｎ内升至沸腾。５）ｍｉｎ内加热至沸，恒沸６ｈ，关闭沸煮箱自然降至室温。

化钙过烧程度也相对较低，其结构比回转窑熟料中的游离氧化钙相对疏松，水分子容易进入内部，水化速度较快，大部分的ｆ２ＣａＯ在混凝土处于塑性状态时完成水化，达到膨胀稳定期并结束膨胀。假定有一小部分ｆ２ＣａＯ在混凝土硬化早期完成水化，此时，水泥石虽有膨胀，但这部分微小的膨胀在限制条件起到堵塞水泥石内部孔隙，补偿混凝土收缩的作用，抵消由于干燥收缩引起的混凝土内部拉应力，从而减少水泥浆体与骨料凝结界面上产生的微裂缝，使混凝土密实并提高其强度。即使有少量的结晶被破坏，但随着水泥熟料进一步的水化，会修补这部分受损的结晶骨架。很明显，如果ｆ２ＣａＯ含量过高，即使过烧程度较低，也会因水化时转变的膨胀能过高而造成较大的膨胀率，混凝土内部晶体将会受到较大的破坏，此时即使随水泥熟料进一步的水化也无法修补大面积的结晶骨架，从而使混凝土破坏；或者当混凝土已有较高强度且失去变形能力或变形能力很小时发生大量的膨胀，且膨胀应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土的结构将受到破坏甚至崩溃。

使用了安定性不合格水泥的混凝土板、梁、柱及预制构件，浇筑后凝结缓慢、无强度，随后便在构件表面出现不规则的裂纹。尤其是位于承重部位的阳台、梁、挑檐板、雨篷等，拆除模板的同时就可能发生断裂或损坏。需要指出的是，这种危害有可能是即时的，也有可能是３～５年后发生，有的甚至十几年后仍在发展。

４结语

前文所述的检测方法，也存在一些需要探讨之处。如由于混凝土的非匀质性，其芯样试件强度变化的百分率就存在较大的不确定度等。所以，在解决工程质量问题时，一定要根据水泥安定性不合格的程度、工程的重要程度、质量事故发生的部位，进行严格、审慎、科学地分析，运用综合的手段进行检测、评估，然后再确定解决方案。通过检测混凝土是否受破坏的方法，来获知水泥

然而安定性不合格的影响，无论方法多么先进，都是十分被动的。加强原材料的管理却十分重要，尤其是水泥这一有着关键作用的材料，使用前必须按规范要求进行复验，检验合格后方可使用。

只有这样，才能有效避免工程质量事故的发生。

参考文献

［１］ＧＢ／Ｔ５０３４４２２００４，建筑结构检测技术标准［Ｓ］．

［２］ＧＢ５０２０４２２００２，混凝土结构工程施工质量验收规范［Ｓ］．

凝结时间、安定性检验方法［Ｓ］．［３］ＧＢ／Ｔ１３４６２２００１，水泥标准稠度用水量、

３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；混凝土的空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。水泥安定性不合格，在其膨胀值不太大的情况下，并不等于混凝土都会产生局部膨胀而强度倒缩。研究表明：立窑水泥的雷氏夹膨胀值在１５ｍｍ以内，其混凝土制品的质量仍没受到明显影响；而回转窑水泥的雷氏夹膨胀值在１０ｍｍ时，水泥石出现明显的强度倒缩现象。这是因为回转窑水泥中的游离氧化钙过烧程度高，其结构比较致密，水分子难进入ｆ２ＣａＯ颗粒内部，水化很慢，当水化开始明显时，水泥石已丧失变形能力，其膨胀所产生的应力破坏了水泥石的结构；而立窑水泥，因为煅烧温度相对较低，其中的游离氧

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