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在严寒地区使用水泥时,其稳定性和耐久性在很大程度上取决于抵
抗冻融循环的能力。水在结冰时,体积约增加9%,因此硬化水泥
浆体中的水结冰会使固结体内孔隙结构的孔壁承受一定的膨胀应力
;若其超过浆体的抗拉强度,则会引起微裂等不可逆的结构变化,
从而在冰融化后不能完全复原,所产生的膨胀仍有部分残留。再次
冻融时,原先形成的裂缝又将因结冰而扩大,如此反复的冻融循环
,导致更为严重的破坏。因此,正负温度交替的冻融循环破坏对全
尾砂固结体的稳定性影响极大。
关于水泥品种与矿物组成对抗冻性能的影响,一般认为,硅酸
盐水泥比掺加混合材水泥的抗冻性要好一些。可以改善其抗冻性能
。前面的研究表明,矿渣硅酸盐水泥固结铁矿全尾砂的效果明显优
于普通硅酸盐水泥,但因矿渣硅酸盐水泥中掺加数量较多的矿渣等
混合材,其抗冻性能将下降。因此,以矿渣硅酸盐水泥作胶凝材料
进行全尾砂固结排放时,有必要进一步研究低温环境对尾砂固结的
影响。
此外,研究还表明:
(1)降低水灰比可以改善水泥浆体的抗冻性能。这是因为,水灰
比提高,浆体内部的毛细孔增多且尺寸变大,使冻结的水量增加
,抗冻性将明显下降。
(2)水泥浆体的抗冻性还与遭受冰冻前的养护龄期有关。硬化2
4h左右再受冻时的膨胀值可有大幅度降低;以后,随着水化进行,
可冻结的水量逐渐减少,同时水中溶解的碱等盐类的浓度增加,冰
点也要随龄期而下降,抗冻性得以提高。
(3)硬化浆体的充水程度对其冻融破坏亦有较大影响。充水程
度低于某一临界值时,将不会发生膨胀危害。试验证明,当普通混
凝土内充水孔隙占总孔隙的百分比,即充水程度小于85%~90%
时,一般不会发生冻害问题。
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