影响水泥安定性性能的因素

浅谈影响水泥安定性性能的因素

摘要：水泥的安定性是衡量水泥质量的非常重要的指标之一。本文将对影响水泥的安定性的主要因素进行探讨分析。。

关键词：安定性；水泥；检测方法

水泥水化过程伴随着体积的变化。若考虑整个水泥-水体系，水化产物的体积是减少的，表现为水泥石中产生一定的空隙。若仅考虑水泥本身，其水化产物的体积是增加的，因为水化过程化合了一定量的水份。水泥水化过程体积的变化，如果发生在硬化之前，由于水泥浆体具有可塑性，体系体积会整体发生变化，对水泥石的结构与力学性能没有不良影响。如果体积变化发生在硬化阶段或硬化之后，由于整个体系的体积已固定，水化产物体积变化势必对整个体系的结构产生不利影响。这些影响可从两方面来描述：一是水泥水体系中的水份过多，这些多余的水份成为水蒸汽跑掉，在水泥石中留下空隙，当这些空隙很多时，会产生体积收缩，严重时导致水泥石开裂；二是水泥中有一些水化速度很慢的矿物（如游离氧化钙），它们需要较长的时间才能完全水化，且水化时体积增大，其水化颗粒只向所选择的一个方向生长，因而产生外推力，由于颗粒推剂的作用，使水泥石产生膨胀，严重时水泥石开裂破坏。这种由于水化速度且体积膨胀引起的水泥破坏的现象就是水泥的体积安定性问题。安定性不合格的水泥，生产厂家不应出厂销售，施工单位更不准使用。

1.造成安定性不合格的原因

在水泥矿物中，对安定性有影响的矿物有三种：石膏、方镁石和游离氧化钙，习惯上仅指游离氧化钙的影响。

1.1石膏（so3）影响

它是水泥的调凝剂，是水泥不可缺少的成份。石膏的化学成份为硫酸钙，分子式为caso4.2h2o，其中caso4在水泥化学中看成是cao+so3。水泥水化时，so3会延缓水泥烹中铝酸三钙的水化，使水泥不会急凝。石膏在水泥中的掺量应合适，据研究，其合适的掺入量是水泥加水后24小时左右被耗尽。当石膏过量时，不但对水泥的凝结时间有影响，过多的so3在水泥感化阶段会继续水化，生成钙矾石（3cao·al2o3·3caso4·32h2o），同时体积膨胀，严重时引起水泥石开裂。据了解水泥中的so3除了石膏外，也会带入一些so3，因此，若单纯控制石膏掺入量来控制so3的含量，水泥中so3超标致的情况也会发生。国家标准是通过限制水泥中so3的含量（普通水泥中so3含量不得超过3.5%）来控制过量石膏对水泥安定性的影响，只要水泥中so3含量不超过最高限量，则认为对安定性无不良影响。

1.2方镁石（mgo）影响

方镁石是结晶良好的氧化镁（mgo）。在生产水泥的各种原料或多或少会带入一些mgo，少量的mgo在水泥烹煅烧过程会以固溶体形式存在于各种熟料矿物中，对水泥性能无不良影响，但是，当mgo 在水泥生料中未均匀分布而聚集在一起，经高漫煅烧结晶成方镁石独立存在时，由于方镁石的水化速度极慢，水化产物为氢氧化镁

mg（oh2），体积比方镁石膏大，对硬化水泥石的安定性造成不良影响。

1.3游离氧化钙（f-cao）的影响

氧化钙（f-cao）水泥的主要成份。在煅烧过程中与其他成份化合物合成为水泥提供了优良的性能。但当煅烧成死烧状态下，它水化速度很慢，影响水泥的强度倒缩严重时会影响安定性；未经高温煅烧的（指的是由于窑内温度不均匀）状态下，水化的速度较快，也会有一定的影响。

2.水泥安定性的测定

我国水泥标准中，关于水泥安定性的测定，仅指f-cao所造成的影响，而不考虑so3和mgo的影响。水泥标准中，规定了水泥的各项品质指标，其中关于安定性都规定“安定性用沸煮法检验合格”。沸腾法分为饼法和雷氏法两种，前者是观测外型变化的程度，而后者是观测体积变化的程度，当这两种方法在一定程度上发生冲突时应以标准雷氏法为准。

在每次做水泥试件成型前，要将试验室的温度控制为20℃±2℃，相对湿度不低于50%；湿气养护箱的温度为20℃±1℃，相对湿度不低于90%。另外水泥试件、拌和水.所用的仪器和用具都应与试验室的温度一致。仔细检查搅拌机运行是否正常，搅拌翅与搅拌锅之间的间隙是否在控制要求内，维卡仪的滑动杆能否自由滑动，雷氏夹两边的距离增加是否在标准要求范围内。另外，要定期请质检部门对仪器设备进行计量检测鉴定。同时为了试验结果的准确性，在

试验过程中应严格按照国家标准进行操作，尽量减少人为因素。2.1试饼法

将制好的符合标准稠度的净浆取出一部分，分成相同的两份，先把净浆弄成球形，分别放在接触面已经稍涂一层油的边长为100mm 玻璃板上，在桌面上轻轻的敲动，然后用湿布檫过的小刀由边缘向中央抹使水泥净浆形成一个直径为70mm～80mm，中间的厚度约为10mm，边缘逐渐变薄表面光滑的圆形试饼状。按照标准法的养护时间进行养护24h±2h。到一定时间后从玻璃板上取下试饼，先观察试饼的外观有无变化。在没有开裂、弯曲、翘起的变化时可以放在沸煮箱的试架上，然后按照标准法的方法30min±5 min内加热至沸并在恒沸条件（100℃）下煮沸180min±5min。随着温度的提高，水化程度会加快。煮沸结束后打开水箱盖待冷却至室温，取出试饼进行观察判断。在目测试饼没有裂缝变化时，用钢尺进行测量如果钢尺没有弯曲说明水泥的安定性是符合标准的。当两个试饼判别结果有矛盾时，则该水泥安定性为不合格。试饼法简单，但对沸煮后的试饼不能进行定量描述，特别是碰到试饼轻微弯曲的情况，容易引起争议。采用雷氏法，可定量描述试件沸煮后的体积膨胀值，因此作为仲裁检验的测试方法。

2.2标准法（雷氏夹法）

每个试样需要成形的两个试件，每个雷氏夹需要配置边长或直径80mm厚度（4-5）mm的玻璃板，与水泥净浆有过接触的玻璃板和雷氏夹里外两面都要稍涂上一层油。将预先准备好的雷氏夹放在已经

涂过油的玻璃板上，并将已经制好的标准稠度净浆一次性的装满雷氏夹，装净浆时一只手轻轻的扶着雷氏夹，另一只手用宽度约25mm 的直边刀片在浆体表面轻捣3次，然后抹平。盖上涂了油的玻璃板，接着立即将试件移动至湿气养护箱内养护24h±2h。到了一定的时间去掉玻璃板取下试件，测量好雷氏夹指针尖端的距离要精确到0.5mm，然后把试件放入沸腾水箱中的试件架上，直针朝上。放在同样要在30min±5 min内加热至沸的沸腾箱内恒沸180min±5min。沸腾结束后立即放掉水箱中热水，打开水箱盖待水箱中的温度达到室温时取出试件进行判别检测。测量雷氏夹指针尖端的距离（c）当两个试件煮后增加距离的平均值不大于5.0mm时，判定该水泥安定性合格。当两个试件的煮后增加距离的平均值大于5.0mm时，应再用同一样品重新做一次实验。然后复检结果为准判定该水泥的安定性是否合格。

3.如何处理安定性不合格水泥

对于水泥生产企业，常常会遇到安定性不合格现象。只要不严重，把该批水泥在仓库内存放一段时间，在此过程中，水泥中的f-cao 会吸收空气中的水份反应生成ca（oh）2，这样水泥的安定性能够合格。只有安定性合格的水泥，才能测定强度预定强度出厂。如何降低水泥熟料中f-cao的含量，属水泥工艺问题，本文不作讨论。总之，安定性不合格的水泥是严禁出厂销售的。

对于水泥使用单位来说，碰到安定性不合格的水泥，最好作退货处理，如果要复检，先把水泥存放一段时间后。这是因为一般水泥