市场水泥价格

混凝土中残存游离氧化钙的检测及其质量的评估

  摘要:

  本文根据游离氧化钙及其混凝土的性质,从微观的角度,对水泥安定性、混凝土性质进行了分析,运用水泥工艺学、混凝土学、收缩膨胀学说、界面原始微裂学说、岩相学,论述了水泥安定性对砼的影响,列举了具体的检测方法,从而达到评估混凝土质量的目的。

  水泥是建筑工业三大基本材料之一,使用广、用量大,素有“建筑工业的粮食”之称,水泥质量的优劣直接影响混凝土工程的质量,但由于水泥市场的混乱,其质量很不稳定,尤其是水泥的安定性对混凝土工程的影响更大,已对混凝土产生了极大的危害,如上海锦海花园A楼结构混凝土,无锡烤鸭馆等工程,就是使用了安定性不良的水泥而成造成损失的,但也有的工程因混凝土中残存游离氧化钙含量少或水泥石晶体骨架程度低因素,其混凝土质量没有受到影响,如南通外滩小区22、23号楼、南通江东广场、启东法音寺、启东东方商厦等工程。对已使用了安定性不良水泥的混凝土如何评估其质量,历来是建筑施工界的一大难题。本文以严格、慎重的态度,从科学的角度,论述混凝土中残存游离钙的检测及其质量的评估方法。

  一、影响水泥安全性的成份

  组成硅酸盐水泥熟料的主要成份由氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁四种氧化物,它们经高温煅烧后,以两种以上的氧化物反应出了多矿物集合体、结晶细小,其主要矿物有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)、铁相固溶体(C4AF)及游离氧化钙(f-CaO)、氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)等,由于氧化镁、三氧化硫在生产中已得到严格而有效的控制,游离氧化钙已成为影响水泥安定性的主要因素,所以本文着重对其进行分析阐述。

  二、游离氧化钙的性质

  游离氧化钙(f-Cao)也叫游离石灰,为无色圆形颗粒,属等轴晶系。水泥熟料矿物主要是在高温下固相反应生成,反应的完全程度受到生料的配比,细度和混合均匀程度,烧成温度及烧成带停留时间等条件的影响,氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁的化学反应不可能很完全,或多或少地将剩余一些氧化钙未被吸收化合。

  熟料中的游离氧化钙经1400-1450℃高温煅烧(俗称死烧石灰),结构致密,且被包裹在熟料矿物中,水分子很难进入其颗粒内,所以,遇水反应缓慢,其水化反应式为:

  CaO+H2O=CaO(OH)2

  CaO与水反应生成CaO(OH)2时,固相体积增大到1.98倍,如果这个过程在水泥硬化之前完成,则对混凝土不会产生危害。但水泥中的游离氧化钙在常温下水化作用缓慢,至水泥混凝土硬化后较长一段时间(一般需3至6个月)内才能完全水化。水化后由于固相体积增大一倍,在已经硬化的水泥石内部产生局部膨胀,会使水泥凝土强度大大下降,严重时导致建筑物开裂或崩溃。

  熟料中的游离氧化钙因产生条件不同,可以分成不同形态。一种是低温游离氧化钙或称欠烧游离钙,这是由于熟料欠烧漏生形成的,形成温度一般在1100-1200℃之间,这与建筑石灰的烧成温度基本相同,这种游离钙结构疏松多孔,遇水反应较快,对水泥混凝土危害不大。另一种是高温未化合游离钙,或称一次游离钙,这种游离钙是由于生料饱和比过高,熔剂矿物少,生料太粗或混合不均匀,熟料在烧成带停留时间不足等原因生成的。这种游离钙经1400-1450℃的高温煅烧,且包裹在熟料矿物中,结构也比较致密,不易水化,对水泥安定性危害很大。再一种是高温分解游离钙或称二次游离钙,大多在立窑熟料中产生,原因是由于窑内通风不良,产生了一定程度的还原气氛,CO将Fe2O3还原为FeO,FeO进入C2S和CaO(即两次游离钙),二次游离钙分散在熟料矿物中,水化很慢,对混凝土危害也很大,而且二次游离钙用甘油酒精法不能测定,故有时会发生游离钙含量并不高,而水泥安定性却不良的现象,这是由于熟料中生成了二次游离钙而未能被测得的缘故。

  游离氧化钙的水化速度随温度升高而加快,预养后的水泥净浆试件经4小时的连续沸煮,绝大部份游离氧化钙已经水化生成氢氧化钙,由游离氧化钙水化产生体积膨胀对水泥安定性的影响亦已充分体现。

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