水泥安定性不合格的原因及危害
為保證工程質(zhì)量,GB 50204-92《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》和建設(shè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)JGJ 73-91《磚石工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》明確規(guī)定,不合格水泥嚴(yán)禁用于建筑工程;工程技術(shù)保證資料又規(guī)定,施工中所用的水泥必須經(jīng)過該地區(qū)有資質(zhì)的試驗(yàn)室復(fù)檢合格后方可使用。水泥安定性是判定水泥質(zhì)量是否合格的主要指標(biāo)之一,其對(duì)工程質(zhì)量的影響最大,出廠檢驗(yàn)必須合格方能用于建筑工程。但是在實(shí)際工作中,由于建設(shè)工期和施工進(jìn)度的要求(尤其在北方地區(qū),可施工季節(jié)短,對(duì)工期要求更迫切),進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的水泥往往還未來得及取樣復(fù)驗(yàn)即已用于工程,而且這種現(xiàn)象非常普遍。一些小型施工企業(yè)甚至在對(duì)水泥安定性不甚了解的情況下貿(mào)然施工,根本談不上對(duì)水泥安定性的重視,致使安定性不合格的水泥用于工程的現(xiàn)象屢有發(fā)生,造成的事故不乏其例。因此,充分認(rèn)識(shí)水泥安定性不合格對(duì)工程質(zhì)量的危害程度,對(duì)減少或避免工程損失是非常必要的。
1 水泥安定性不合格的內(nèi)在原因
造成水泥安定性不合格的主要原因是由于水泥熟料中的f CaO(或者還有少量MgO、SO3)。我們知道,水泥熟料中最主要的化學(xué)成分是 CaO,它與SiO2生成硅酸鈣,與Al2O3和Fe2O3生成鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽。要生產(chǎn)出高品位的優(yōu)質(zhì)水泥,就需要有足量的堿性氧化物(即CaO)來滿足酸性氧化物的需要。但在生產(chǎn)過程中,由于配料比例失當(dāng)或煅燒溫度低以及熟料冷卻方式不當(dāng),其中一部分CaO就不能完全與酸性氧化物化合或是已形成的C3S發(fā)生分解,從而以f CaO的形式存在于水泥熟料中。這種經(jīng)高溫?zé)傻木w顆粒呈死燒狀,遇水后水化速度極慢。在水泥水化、硬化的過程中,f CaO在水泥具有一定的強(qiáng)度后才開始水化,并伴隨一定的體積膨脹,從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生巨大的膨脹應(yīng)力,致使混凝土的強(qiáng)度急劇下降。當(dāng)膨脹應(yīng)力超過混凝土的強(qiáng)度極限時(shí),就會(huì)引起混凝土的開裂和損壞。
2 安定性不合格水泥對(duì)混凝土的危害
我院建筑工程試驗(yàn)室5年間共做安定性不合格水泥的試件54組,試驗(yàn)結(jié)果為:試餅膨脹疏松的36組,占試驗(yàn)數(shù)的66.7 %;試塊疏松膨脹并龜裂翹曲的14組,占試驗(yàn)數(shù)的25.9 %;試餅崩潰的3組,占試驗(yàn)數(shù)的5.6 %.因水泥安定性不合格會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生危害的高達(dá)98.2 %以上。而且水泥的強(qiáng)度也大大低于標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)出廠水泥的規(guī)定,其中最低的1組,P.S 325的實(shí)際強(qiáng)度只有3.7 MPa;最高的1組,P.S 325的抗壓強(qiáng)度為21.4 MPa;425水泥的強(qiáng)度也只有30 MPa.對(duì)試件外形體積檢測(cè)的結(jié)果是: ① 除自崩2組無法進(jìn)行檢測(cè)外,其余52組試件的體積均出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象,膨脹率最大的2 %,最小的0.5 %;②試件有不同程度的開裂、翹曲現(xiàn)象,其中3組試件體積膨脹率最大,整組試件均有開裂并伴隨顯著的翹曲變形;③自行崩壞的2組,在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)24 h后變成一堆砂灰。
以上水泥大部分是送檢品,小部分是工程出現(xiàn)質(zhì)量問題后送檢的。凡工程中使用了安定性不合格的水泥的,均造成了程度不同的質(zhì)量問題。事故發(fā)生的部位和損壞程度如下:
?。?) 砌體部位:輕者砂漿達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,重者砂漿幾乎沒有強(qiáng)度。隨著砂漿中水分的析出干燥,砂灰變酥,用手指即可輕易扒下,墻體粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,甚至出現(xiàn)崩裂和損壞。
?。?)裝飾工程:使用在內(nèi)外墻裙、踢腳線、抹灰層、場(chǎng)地及地面工程的混凝土砂漿,輕者裝飾層無強(qiáng)度、起皮、開裂、掉砂、起泡等,重者抹灰層出現(xiàn)大面積脫落、掉皮,或因經(jīng)不起風(fēng)雨的沖刷而在短期內(nèi)毀壞。
(3)混凝土工程:用于混凝土工程的板、梁、柱及預(yù)制構(gòu)件處的混凝土材料,澆筑后凝結(jié)緩慢、無強(qiáng)度,隨后便在構(gòu)件表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋。尤其是位于承重部位的陽臺(tái)、梁、挑檐板、雨篷等,拆除模板的同時(shí)就可能發(fā)生斷裂或損壞。
3 對(duì)水泥安定性的簡(jiǎn)易判定方法
判別用于混凝土工程的水泥的安定性是否合格,有以下幾種簡(jiǎn)易方法:
?。?)合格水泥澆筑的混凝土外表堅(jiān)硬刺手,而安定性不合格水泥澆灌的混凝土給人以松軟、凍后融化的感覺;
?。?)安定性合格的水泥澆筑的混凝土多數(shù)呈青灰色且有光亮,而不合格水泥澆筑的混凝土多呈白色且黯淡無光;
?。?)合格水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力強(qiáng)、粘結(jié)牢,石子很難從構(gòu)件表面剝離下來,而安定性不合格的水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力差、粘結(jié)力小,石子容易從混凝土的表面剝離下來。
4 結(jié)語
上面進(jìn)行的安定性不合格的54組水泥試件的試驗(yàn)中,低標(biāo)號(hào)水泥所占的比例要高得多:其中325水泥52組,占96.3 %;425水泥2組,僅為3.7 %;525及525以上標(biāo)號(hào)的水泥,安定性不合格的為0.從水泥生產(chǎn)的工藝和設(shè)備來看,普通立窯生產(chǎn)的水泥,安定性不合格率極高,達(dá)70 %左右;機(jī)械化立窯生產(chǎn)的占30 %左右,說明立窯水泥的安定性問題尤為突出,應(yīng)嚴(yán)格控制、認(rèn)真對(duì)待。而大型回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的水泥質(zhì)量穩(wěn)定、安定性合格率高,是今后水泥工業(yè)發(fā)展的方向。
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