許林英

廣東省潮州市水利工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東潮州 521000

0 引言

我國(guó)水泥相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已作出明確規(guī)定，對(duì)于安定性不合格的水泥產(chǎn)品視為廢品處理，嚴(yán)禁在工程中使用。但在部分水工建筑的實(shí)際施工過(guò)程中，由于施工工期進(jìn)度要求非常緊張，再加上施工現(xiàn)場(chǎng)有相當(dāng)一部分技術(shù)人員的質(zhì)量意識(shí)淡薄，對(duì)使用的水泥安定性檢查沒有給予應(yīng)有的重視，未經(jīng)取樣復(fù)驗(yàn)的水泥進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，便直接用于工程的混凝土結(jié)構(gòu)的施工，這種現(xiàn)象比較普遍。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到水泥安定性不合格時(shí)會(huì)對(duì)混凝土性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格管理。對(duì)己使用了安定性不合格水泥的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)積極采取有效的辦法進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。

1 水泥安定性不合格原因分析

1.1 水泥安定性概述

通常情況下，除膨脹性水泥在凝結(jié)硬化的反應(yīng)變化過(guò)程中水泥體積會(huì)有一定程度的膨脹外，大多數(shù)水泥產(chǎn)品在凝結(jié)硬化的反應(yīng)變化過(guò)程中體積都會(huì)有不同程度的收縮，但水泥產(chǎn)品這些膨脹或收縮的體積上的變化都是在凝結(jié)硬化過(guò)程結(jié)束之前完成的。在水泥產(chǎn)品中，如果某些化學(xué)成分的化學(xué)反應(yīng)變化在凝結(jié)硬化的過(guò)程結(jié)束前不能結(jié)束，而且在水泥凝結(jié)硬化反應(yīng)結(jié)束后還在進(jìn)行，并且伴有體積上的明顯變化，這種情況下，便使得己經(jīng)結(jié)束凝結(jié)硬化反應(yīng)的水泥石內(nèi)部產(chǎn)生對(duì)混凝土有不利影響的內(nèi)部應(yīng)力。當(dāng)該應(yīng)力較大并足以使水泥石的強(qiáng)度明顯下降，甚至引起相關(guān)水泥制品發(fā)生開裂或破壞時(shí)，則該水泥產(chǎn)品的安定性視為不合格。

1.2 引起水泥安定性不合格主要因素

一般情況下，水泥產(chǎn)品安定性的不合格主要是由于產(chǎn)品熟料中游離氧化鈣（f-CaO）、氧游離化鎂（f-MgO）或摻入石膏(SO3)的含量過(guò)多等原因引起的，其中水泥產(chǎn)品中最常見，對(duì)相應(yīng)水泥制品質(zhì)量的影響最嚴(yán)重的物質(zhì)成分是f-CaO。過(guò)燒狀態(tài)的f-CaO，在水泥發(fā)生凝結(jié)硬化的反應(yīng)變化時(shí)其自身水化速度很慢，在水泥凝結(jié)硬化的反應(yīng)結(jié)束后還會(huì)繼續(xù)與水生成相應(yīng)的六方板狀Ca(OH)2晶體，發(fā)生反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程中f-CaO的體積將近增大一倍，體積增大的結(jié)果是引起水泥制品內(nèi)部產(chǎn)生具有破壞作用的膨脹應(yīng)力，對(duì)水泥制品的質(zhì)量十分不利。其次是f-MgO，其自身水化速度比f(wàn)-CaO更慢，反應(yīng)變化過(guò)程中生成的Mg(OH)2晶體使其體積增大將近150%。再次是水泥產(chǎn)品中SO3的含量過(guò)高，多余的SO3成分在水泥凝結(jié)硬化的反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)與水和C3A發(fā)生反應(yīng)生成鈣礬石，體積膨脹變化引起水泥制品產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力而使水泥產(chǎn)品的安定性受到影響。

1.3 水泥安定性檢驗(yàn)方法

根據(jù)水泥產(chǎn)品生產(chǎn)和使用相關(guān)規(guī)范中的規(guī)定，水泥產(chǎn)品的體積安定性可用沸煮法進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法又可分為雷氏法和試餅法兩種，兩種方法應(yīng)用有爭(zhēng)議時(shí)采用雷氏法進(jìn)行。通過(guò)沸煮，水泥產(chǎn)品中Ca0成分的熟化反應(yīng)能得到充分加速，所以該方法也只能檢查出水泥產(chǎn)品中f-CaO導(dǎo)致的水泥產(chǎn)品體積不安定性。水泥產(chǎn)品中的f-Mg0成分，只有在高壓蒸氣環(huán)境條件下其熟化反應(yīng)速度才會(huì)加快，SO3對(duì)水泥制品質(zhì)量的影響需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)，這兩者都很難快速檢查出其引起的體積安定性不合格。

2 安定性不合格對(duì)水泥制品質(zhì)量的影響

工程中如使用了安定性不合格的水泥，在凝結(jié)硬化反應(yīng)結(jié)束后其體積還會(huì)增大膨脹從而引起水泥石的開裂，最終有可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)遭受破壞。安定性不合格的水泥產(chǎn)品，在其體積膨脹增大不是太多的情況下，不會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)局部產(chǎn)生體積膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)力從而引起強(qiáng)度倒縮。相關(guān)研究表明，立窯水泥的雷氏夾膨脹值如果能控制在15mm的范圍內(nèi)，其相應(yīng)的水泥制品的質(zhì)量就不會(huì)受到明顯的影響和破壞，但如果是回轉(zhuǎn)窯水泥，其雷氏夾膨脹值超過(guò)10mm時(shí)，其混凝土制品的強(qiáng)度將出現(xiàn)明顯的倒縮。

3 水泥安定性不合格對(duì)混凝土質(zhì)量影響的檢測(cè)

當(dāng)前，行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較多，技術(shù)相對(duì)較成熟、并己被國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用的是“f-CaO對(duì)混凝土質(zhì)量影響的檢測(cè)”方法，此法適用于判定f-CaO對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量是否有不利的影響。f-CaO對(duì)混凝土質(zhì)量影響的檢測(cè)，可大致分為現(xiàn)場(chǎng)檢查，芯樣試件檢測(cè)和薄片沸煮檢測(cè)等環(huán)節(jié)。

1）現(xiàn)場(chǎng)檢查：可通過(guò)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的外觀狀態(tài)進(jìn)行檢查，包括對(duì)結(jié)構(gòu)表面有無(wú)開裂裂縫，有無(wú)疏松、崩潰等嚴(yán)重缺陷或破壞的癥狀，初步確定f-CaO對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響的區(qū)域范圍和程度。

2）在初步檢查出的f-CaO對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量有影響的區(qū)域范圍內(nèi)，鉆取相應(yīng)直徑為80～100mm的混凝土芯樣，在同一區(qū)域鉆取的混凝土芯樣的數(shù)量至少有兩個(gè)，一次至少應(yīng)鉆取3組相應(yīng)的混凝土芯樣。

3）在每個(gè)混凝土芯樣上，選擇無(wú)外觀缺陷的地方截取1個(gè)厚度約10mm的薄片試件，同時(shí)將剩余的芯樣部分做成高度和直徑相等的芯樣試件，芯樣試件的制作加工過(guò)程應(yīng)符合混凝土鉆芯法檢測(cè)的的相關(guān)規(guī)定和要求。

4）薄片沸煮檢測(cè)和芯樣試件檢測(cè)

（1）薄片沸煮檢測(cè)：將步驟3）過(guò)程中制出的薄片試件放入沸煮箱內(nèi)進(jìn)行沸煮，沸煮的方式和操作過(guò)程應(yīng)符合相應(yīng)的沸煮制度的規(guī)定，對(duì)沸煮處理過(guò)的混凝土薄片試件再次進(jìn)行外觀檢查和評(píng)估，判斷其中的f-CaO對(duì)混凝土的質(zhì)量是否有影響。

（2）芯樣試件檢測(cè)：將同一區(qū)域范圍內(nèi)鉆取的兩個(gè)混凝土芯樣試件中的一個(gè)，放入沸煮箱內(nèi)進(jìn)行沸煮，沸煮的方式和操作過(guò)程應(yīng)符合相應(yīng)的沸煮制度的規(guī)定，對(duì)沸煮處理過(guò)的混凝土芯樣試件再進(jìn)行外觀檢查和評(píng)估。根據(jù)芯樣試件抗壓強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)相應(yīng)的規(guī)定和要求，將沸煮過(guò)的混凝土芯樣試件晾置3d后，與同一區(qū)域內(nèi)未沸煮的另一個(gè)混凝土芯樣試件進(jìn)行相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)。按相應(yīng)的計(jì)算公式推算出取出的各組混凝土芯樣試件強(qiáng)度變化的百分率，并推算全部混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度測(cè)出的變化百分率的平均值。

5）當(dāng)出現(xiàn)下列3種情況中的一種時(shí)，則可判定為水泥產(chǎn)品中的f-CaO成分對(duì)混凝土的質(zhì)量有影響。

（1）有多于兩個(gè)（包括兩個(gè)）混凝土沸煮試件(薄片試件或芯樣試件的任何一種)出現(xiàn)開裂裂縫、疏松、崩潰等嚴(yán)重缺陷或破壞現(xiàn)象；

（2）混凝土芯樣試件測(cè)出的強(qiáng)度變化百分率的平均值超過(guò)30%；

（3）只有一個(gè)混凝土薄片試件出現(xiàn)開裂裂縫、疏松、崩潰等嚴(yán)重缺陷或破壞現(xiàn)象，同時(shí)還有一個(gè)混凝土芯樣試件的強(qiáng)度變化百分率超過(guò)了30%。

4 結(jié)論

通過(guò)檢測(cè)水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)本身或混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)判斷其是否受破壞的方法，來(lái)進(jìn)行水泥安定性不合格對(duì)混凝土質(zhì)量影響的檢測(cè)，無(wú)論檢測(cè)方法多么先進(jìn)，都是被動(dòng)的。在水利工程施工管理中，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料的復(fù)查管理，尤其是水泥這種對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量起著決定性作用的材料，使用前必須按規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行復(fù)查試驗(yàn)，只有檢驗(yàn)合格后才能使用于工程中，進(jìn)行主動(dòng)管理在水利工程的施工管理中具有重要的意義。

[1]水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法GB/T1346-2001[S].

[2]鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS-03[S].