江苏启东市建筑材料中心试验室

水泥安定性是水泥体积安定性的简称,是水泥物理性能中的一大指标,它是反映水泥浆体在硬化过程中因体积膨胀不均而变形的情况,安定性不良的水泥硬化后将发生变形、开裂,甚至溃散。因此,安定性是水泥极其重要的指标,也是保证工程质量的前提条件。随着国家水泥需要量的增加,小水泥厂比比皆是,大量劣质水泥混进市场,给工程带来隐患,给施工单位带来难度。由水泥安定性不合格而造成的损失十分严重,所以如何快速可靠地推定水泥安定性,对于加强水泥生产和砼质量控制,避免事故,减少损失具有重大意义,也是实行全面质量管理必须研究的课题。

造成水泥安定性不良的原因主要有三个,第一是熟料中游离氧化钙太多,第二是熟料中氧化镁含量太多(相应方镁石结晶太多),第三是掺入水泥中的石膏太多,前一者可用沸煮法测定,后二者用压蒸法和常温浸水法测定。国标GB1344及GB175的技术要求中,规定了水泥安定性用沸煮法检验,即测定水泥因游离氧化钙引起的体积变化,国标GB1346中又规定了沸煮法中的两种测定方法,即雷 · 霞特里(Le chatelier)法和试饼法,两种方法有争议时以雷氏法为准,但用这两种沸煮法测定水泥安定性,从水泥样品达到室温(17-25℃)、试件养护、沸煮、冷却至室温到试验结果出来,至少需要50小时,因此不适应现代化施工速度要求。施工单位往往因等不得检验结果出来,而投入使用,由此而造成的质量事故时有发生,因此提高检验速度是避免质量事故发生、尽早判别水泥质量的一个关键问题。如何实现快测这个问题困惑着几代技术人员。为此,我室于93年初,大胆地提出开展泥安定性快测的研究课题,并取得了满意的效果,使试验时间从50小时缩短到2.5小时,结果与雷氏法完全一致。

水泥安定性快测法的机理是在水泥试样中加入一定量的专用促凝剂和提高短期养护温度,使水泥在短时间内基本水化,尤其是主要熟矿物在短时间内迅速水化,加速硅酸三钙生成水化硅酸钙固相,促进铝酸三钙生成C3AH6等轴晶体和六方片状的C4AH13,阻碍了粒子的相对移动,从而促使水化物结晶长大、增多使各种颗粒短期内联接成网,达到水泥浆体凝结,并产生一定强度的目的。

快测法的关键问题在于水泥浆体的快凝,要实现浆体快凝,必须研制合适的促凝剂,选择恰当的掺加剂量,可加速水泥浆体的硬化过程,大大缩短了静停时间,是快测法的重要环节。首先对配制促凝剂的原料要求很高,各组分之间无化学反应,不影响促凝效果,并不会改变水泥中游离氧化钙、氧化镁等物质的含量;其次促凝剂本身不发生膨胀或收缩等物理变化;第三能适用于多品种、多标号的水泥。

用水量既是确保水泥正常水化又是影响和易性的重要条件,是快测法的关键,并对试件在养护及煮沸过程中引起结构的破坏起决定性的作用。由于水分的热膨胀及热质迁移,使试件的孔隙率增大(孔隙率增大,也会影响安定性的膨胀值)。因此用水量对试件结构的形成及初始强度有重大影响,故在快速检验前必须测定水泥的标准稠度用水量。水温对水泥浆体的水化速度影响也较大,因为水泥水化与温度有着直接关系。

成型后的试件采用何种养护方式,直接影响到试验结果的正确性及试验时间的长短。通过反复试验发现,标准养护所需养护时间长,压蒸养护会破坏试件,影响试验结果,湿热养护既能缩短养护时间,又能保证试件的强度,故采用促凝湿热法,由于水泥中加入了一定量的专用促凝剂,加速了硬化过程,大大缩短了静停时间。

安定性快测能给社会带来效益是肯定的,它能使水泥生产厂及时发现问题,及时控制生产,使产品合格率大大提高,避免废品水泥积压,从而提高产量;能使水泥使用单位在购货时及时发现废品水泥,有选择地购进合格水泥;能使施工单位及时发现废品水泥,避免生产废品砼;能使国家减少由水泥安定性不良而造成的重大损失。