浅谈水工建筑中水泥安定性对混凝土质量的影响与检测
时间：2021-01-09 12:02:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要 本文基于水工建筑中水泥安定性不合格时对混凝土质量的不利影响,对水泥安定性不合格的原因进行了深入探讨,以及水泥安定性不合格对混凝土质量影响的检测方法和步骤作了详细论述,提出了主动管理的水利工程施工管理模式。
关键词 水工建筑;水泥安定性;混凝土;主动管理
中图分类号TV431文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)22-0086-02
0 引言
我国水泥相关国家标准中已作出明确规定,对于安定性不合格的水泥产品视为废品处理,严禁在工程中使用。但在部分水工建筑的实际施工过程中,由于施工工期进度要求非常紧张,再加上施工现场有相当一部分技术人员的质量意识淡薄,对使用的水泥安定性检查没有给予应有的重视,未经取样复验的水泥进入施工现场,便直接用于工程的混凝土结构的施工,这种现象比较普遍。应充分认识到水泥安定性不合格时会对混凝土性能产生严重的影响,现场使用过程中应严格管理。对己使用了安定性不合格水泥的混凝土结构,应积极采取有效的办法进行检测评估。
1 水泥安定性不合格原因分析
1.1 水泥安定性概述
通常情况下,除膨胀性水泥在凝结硬化的反应变化过程中水泥体积会有一定程度的膨胀外,大多数水泥产品在凝结硬化的反应变化过程中体积都会有不同程度的收缩,但水泥产品这些膨胀或收缩的体积上的变化都是在凝结硬化过程结束之前完成的。在水泥产品中,如果某些化学成分的化学反应变化在凝结硬化的过程结束前不能结束,而且在水泥凝结硬化反应结束后还在进行,并且伴有体积上的明显变化,这种情况下,便使得己经结束凝结硬化反应的水泥石内部产生对混凝土有不利影响的内部应力。当该应力较大并足以使水泥石的强度明显下降,甚至引起相关水泥制品发生开裂或破坏时,则该水泥产品的安定性视为不合格。
1.2 引起水泥安定性不合格主要因素
一般情况下,水泥产品安定性的不合格主要是由于产品熟料中游离氧化钙(f-CaO)、氧游离化镁(f-MgO)或掺入石膏(SO3)的含量过多等原因引起的,其中水泥产品中最常见,对相应水泥制品质量的影响最严重的物质成分是f-CaO。过烧状态的f-CaO,在水泥发生凝结硬化的反应变化时其自身水化速度很慢,在水泥凝结硬化的反应结束后还会继续与水生成相应的六方板状Ca(OH)2晶体,发生反应的整个过程中f-CaO的体积将近增大一倍,体积增大的结果是引起水泥制品内部产生具有破坏作用的膨胀应力,对水泥制品的质量十分不利。其次是f-MgO,其自身水化速度比f-CaO更慢,反应变化过程中生成的Mg(OH)2晶体使其体积增大将近150%。再次是水泥产品中SO3的含量过高,多余的SO3成分在水泥凝结硬化的反应结束后继续与水和C3A发生反应生成钙矾石,体积膨胀变化引起水泥制品产生较大的内部应力而使水泥产品的安定性受到影响。
1.3 水泥安定性检验方法
根据水泥产品生产和使用相关规范中的规定,水泥产品的体积安定性可用沸煮法进行检验,该方法又可分为雷氏法和试饼法两种,两种方法应用有争议时采用雷氏法进行。通过沸煮,水泥产品中Ca0成分的熟化反应能得到充分加速,所以该方法也只能检查出水泥产品中f-CaO导致的水泥产品体积不安定性。水泥产品中的f-Mg0成分,只有在高压蒸气环境条件下其熟化反应速度才会加快,SO3对水泥制品质量的影响需要更长的时间才能发现,这两者都很难快速检查出其引起的体积安定性不合格。
2 安定性不合格对水泥制品质量的影响
工程中如使用了安定性不合格的水泥,在凝结硬化反应结束后其体积还会增大膨胀从而引起水泥石的开裂,最终有可能导致混凝土结构遭受破坏。安定性不合格的水泥产品,在其体积膨胀增大不是太多的情况下,不会引起混凝土结构局部产生体积膨胀导致结构内部产生强大的内力从而引起强度倒缩。相关研究表明,立窑水泥的雷氏夹膨胀值如果能控制在15mm的范围内,其相应的水泥制品的质量就不会受到明显的影响和破坏,但如果是回转窑水泥,其雷氏夹膨胀值超过10mm时,其混凝土制品的强度将出现明显的倒缩。
3 水泥安定性不合格对混凝土质量影响的检测
当前,行业内应用较多,技术相对较成熟、并己被国家相关标准采用的是“f-CaO对混凝土质量影响的检测”方法,此法适用于判定f-CaO对混凝土结构质量是否有不利的影响。f-CaO对混凝土质量影响的检测,可大致分为现场检查,芯样试件检测和薄片沸煮检测等环节。
1)现场检查:可通过对混凝土结构的外观状态进行检查,包括对结构表面有无开裂裂缝,有无疏松、崩溃等严重缺陷或破坏的症状,初步确定f-CaO对混凝土结构质量影响的区域范围和程度。
2)在初步检查出的f-CaO对混凝土结构质量有影响的区域范围内,钻取相应直径为80~100mm的混凝土芯样,在同一区域钻取的混凝土芯样的数量至少有两个,一次至少应钻取3组相应的混凝土芯样。
3)在每个混凝土芯样上,选择无外观缺陷的地方截取1个厚度约10mm的薄片试件,同时将剩余的芯样部分做成高度和直径相等的芯样试件,芯样试件的制作加工过程应符合混凝土钻芯法检测的的相关规定和要求。
4)薄片沸煮检测和芯样试件检测
(1)薄片沸煮检测:将步骤3)过程中制出的薄片试件放入沸煮箱内进行沸煮,沸煮的方式和操作过程应符合相应的沸煮制度的规定,对沸煮处理过的混凝土薄片试件再次进行外观检查和评估,判断其中的f-CaO对混凝土的质量是否有影响。
(2)芯样试件检测:将同一区域范围内钻取的两个混凝土芯样试件中的一个,放入沸煮箱内进行沸煮,沸煮的方式和操作过程应符合相应的沸煮制度的规定,对沸煮处理过的混凝土芯样试件再进行外观检查和评估。根据芯样试件抗压强度测试试验相应的规定和要求,将沸煮过的混凝土芯样试件晾置3d后,与同一区域内未沸煮的另一个混凝土芯样试件进行相应的抗压强度对比测试试验。按相应的计算公式推算出取出的各组混凝土芯样试件强度变化的百分率,并推算全部混凝土芯样试件抗压强度测出的变化百分率的平均值。
5)当出现下列3种情况中的一种时,则可判定为水泥产品中的f-CaO成分对混凝土的质量有影响。
(1)有多于两个(包括两个)混凝土沸煮试件(薄片试件或芯样试件的任何一种)出现开裂裂缝、疏松、崩溃等严重缺陷或破坏现象;
(2)混凝土芯样试件测出的强度变化百分率的平均值超过30%;
(3)只有一个混凝土薄片试件出现开裂裂缝、疏松、崩溃等严重缺陷或破坏现象,同时还有一个混凝土芯样试件的强度变化百分率超过了30%。
4 结论
通过检测水工建筑混凝土结构本身或混凝土试件进行试验来判断其是否受破坏的方法,来进行水泥安定性不合格对混凝土质量影响的检测,无论检测方法多么先进,都是被动的。在水利工程施工管理中,加强对进场原材料的复查管理,尤其是水泥这种对混凝土结构施工质量起着决定性作用的材料,使用前必须按规范严格进行复查试验,只有检验合格后才能使用于工程中,进行主动管理在水利工程的施工管理中具有重要的意义。
参考文献
[1]水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1346-2001[S].
[2]钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS-03[S].
