鐵尾礦砂混凝土與普通混凝土的彈性模量測定比較★

許蕓蕓 康洪震

(唐山學院，河北 唐山 063000)

利用鐵尾礦砂替代天然河砂，作為混凝土材料中的細骨料，既能解決混凝土緊缺的問題，又能達到合理利用鐵尾礦的目的。因此，對鐵尾礦砂混凝土的力學性能研究已成為當務之急，其彈性模量的研究是必要之一。

1 遷安鐵尾礦砂組成成分

本文試驗用鐵尾礦砂取自遷安市某鐵尾礦庫，經試驗得到的礦物組成主要為石英、長石，其化學成分以氧化硅、氧化鈣和氧化鐵為主。同時，經檢測試驗表明，選取的鐵尾礦砂對混凝土受力性能造成影響的雜質未超出相關標準要求。試驗用遷安尾礦砂的物質組成如表1，表2所示。

表1 鐵尾礦砂礦物組成 %

表2 鐵尾礦砂化學成分 %

2 試件設計與制作

試件設計的變化參數為混凝土強度等級C30,C40和C50三個等級，用于對比分析的普通混凝土強度等級取C40。每組制作6個150 mm×150 mm×300 mm的棱柱體試件。試件養護在混凝土標準養護室進行，養護條件為溫度在20 ℃±2 ℃，濕度為95%左右，養護時間為28 d。試件的制作在唐山學院結構試驗室進行。

3 試件彈性模量測量試驗與結果分析

根據GB/T 50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法標準中規定的試驗標準方法，試件用于測定混凝土的彈性模量，另外3個用于測定試件的軸心抗壓強度，用于計算彈性模量試驗時的控制加荷大小。

本試驗采用液壓式壓力試驗機全貌如圖1所示進行試驗。

通過試驗得到試件的破壞過程，鐵尾礦砂混凝土和普通混凝土試件從加載到極限荷載90%之前，均未出現可見裂縫。當荷載接近極限荷載的90%時，在試件的中部、底部出現豎向細小裂縫，部分試件出現細小的斜向裂縫。隨著荷載的繼續增加，裂縫開始延伸和擴展，直到裂縫徑向貫通，最后試件出現劈裂破壞，如圖2所示，所有試件破壞此過程時間短促，均屬于脆性破壞。

彈性模量的試驗結果如表3所示。表中WKS代表尾礦砂混凝土，PT代表普通混凝土。彈模比=Efc/Ec,其中，Ec為普通混凝土標準彈性模量。

其中，混凝土試件受壓彈性模量值按下式計算：

其中，Efc為棱柱體試件靜力受壓彈性模量,MPa;σ為棱柱體試件的軸心抗壓試驗強度,MPa;ξ為棱柱體試件縱向應變。

根據表3中的試驗數據和彈性模量的分析計算，可以得到鐵尾礦砂混凝土強度等級與其彈性模量值的變化規律，同時，也可得到普通混凝土彈性模量試驗值的對比結果，如圖3，圖4所示。

相同配合比的鐵尾礦砂混凝土和普通混凝土的彈性模量比較。

4 結語

1)鐵尾礦砂混凝土彈性模量隨強度等級增大而增大；2)強度等級相同時，鐵尾礦砂混凝土彈性模量略大于普通混凝土彈性模量。