摘要:
本文根據(jù)游離氧化鈣及其混凝土的性質(zhì)，從微觀的角度，對水泥安定性、混凝土性質(zhì)進(jìn)行了分析，運(yùn)用水泥工藝學(xué)、混凝土學(xué)、收縮膨脹學(xué)說、界面原始微裂學(xué)說、巖相學(xué)，論述了水泥安定性對砼的影響，列舉了具體的檢測方法，從而達(dá)到評估混凝土質(zhì)量的目的。
水泥是建筑工業(yè)三大基本材料之一，使用廣、用量大，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱，水泥質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響混凝土工程的質(zhì)量，但由于水泥市場的混亂，其質(zhì)量很不穩(wěn)定，尤其是水泥的安定性對混凝土工程的影響更大，已對混凝土產(chǎn)生了極大的危害，如上海錦海花園A樓結(jié)構(gòu)混凝土，無錫烤鴨館等工程，就是使用了安定性不良的水泥而成造成損失的，但也有的工程因混凝土中殘存游離氧化鈣含量少或水泥石晶體骨架程度低因素，其混凝土質(zhì)量沒有受到影響，如南通外灘小區(qū)22、23號樓、南通江東廣場、啟東法音寺、啟東東方商廈等工程。對已使用了安定性不良水泥的混凝土如何評估其質(zhì)量，歷來是建筑施工界的一大難題。本文以嚴(yán)格、慎重的態(tài)度，從科學(xué)的角度，論述混凝土中殘存游離鈣的檢測及其質(zhì)量的評估方法。
一、影響水泥安全性的成份
組成硅酸鹽水泥熟料的主要成份由氧化鈣（CaO）、氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）和氧化鐵四種氧化物，它們經(jīng)高溫煅燒后，以兩種以上的氧化物反應(yīng)出了多礦物集合體、結(jié)晶細(xì)小，其主要礦物有硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）、鋁酸三鈣（C3A）、鐵相固溶體（C4AF）及游離氧化鈣（f-CaO）、氧化鎂（MgO）、三氧化硫（SO3）等，由于氧化鎂、三氧化硫在生產(chǎn)中已得到嚴(yán)格而有效的控制，游離氧化鈣已成為影響水泥安定性的主要因素，所以本文著重對其進(jìn)行分析闡述。
二、游離氧化鈣的性質(zhì)
游離氧化鈣（f-Cao）也叫游離石灰，為無色圓形顆粒，屬等軸晶系。水泥熟料礦物主要是在高溫下固相反應(yīng)生成，反應(yīng)的完全程度受到生料的配比，細(xì)度和混合均勻程度，燒成溫度及燒成帶停留時間等條件的影響，氧化鈣與氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)不可能很完全，或多或少地將剩余一些氧化鈣未被吸收化合。
熟料中的游離氧化鈣經(jīng)1400-1450℃高溫煅燒（俗稱死燒石灰），結(jié)構(gòu)致密，且被包裹在熟料礦物中，水分子很難進(jìn)入其顆粒內(nèi)，所以，遇水反應(yīng)緩慢，其水化反應(yīng)式為：
CaO+H2O=CaO(OH)2
CaO與水反應(yīng)生成CaO(OH)2時，固相體積增大到1.98倍，如果這個過程在水泥硬化之前完成，則對混凝土不會產(chǎn)生危害。但水泥中的游離氧化鈣在常溫下水化作用緩慢，至水泥混凝土硬化后較長一段時間（一般需3至6個月）內(nèi)才能完全水化。水化后由于固相體積增大一倍，在已經(jīng)硬化的水泥石內(nèi)部產(chǎn)生局部膨脹，會使水泥凝土強(qiáng)度大大下降，嚴(yán)重時導(dǎo)致建筑物開裂或崩潰。
熟料中的游離氧化鈣因產(chǎn)生條件不同，可以分成不同形態(tài)。一種是低溫游離氧化鈣或稱欠燒游離鈣，這是由于熟料欠燒漏生形成的，形成溫度一般在1100-1200℃之間，這與建筑石灰的燒成溫度基本相同，這種游離鈣結(jié)構(gòu)疏松多孔，遇水反應(yīng)較快，對水泥混凝土危害不大。另一種是高溫未化合游離鈣，或稱一次游離鈣，這種游離鈣是由于生料飽和比過高，熔劑礦物少，生料太粗或混合不均勻，熟料在燒成帶停留時間不足等原因生成的。這種游離鈣經(jīng)1400-1450℃的高溫煅燒，且包裹在熟料礦物中，結(jié)構(gòu)也比較致密，不易水化，對水泥安定性危害很大。再一種是高溫分解游離鈣或稱二次游離鈣，大多在立窯熟料中產(chǎn)生，原因是由于窯內(nèi)通風(fēng)不良，產(chǎn)生了一定程度的還原氣氛，CO將Fe2O3還原為FeO，F(xiàn)eO進(jìn)入C2S和CaO（即兩次游離鈣），二次游離鈣分散在熟料礦物中，水化很慢，對混凝土危害也很大，而且二次游離鈣用甘油酒精法不能測定，故有時會發(fā)生游離鈣含量并不高，而水泥安定性卻不良的現(xiàn)象，這是由于熟料中生成了二次游離鈣而未能被測得的緣故。
游離氧化鈣的水化速度隨溫度升高而加快，預(yù)養(yǎng)后的水泥凈漿試件經(jīng)4小時的連續(xù)沸煮，絕大部份游離氧化鈣已經(jīng)水化生成氫氧化鈣，由游離氧化鈣水化產(chǎn)生體積膨脹對水泥安定性的影響亦已充分體現(xiàn)。