鐵尾礦砂混凝土與普通混凝土的彈性模量測(cè)定比較★

許蕓蕓 康洪震

(唐山學(xué)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(xì)骨料，既能解決混凝土緊缺的問(wèn)題，又能達(dá)到合理利用鐵尾礦的目的。因此，對(duì)鐵尾礦砂混凝土的力學(xué)性能研究已成為當(dāng)務(wù)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(yàn)用鐵尾礦砂取自遷安市某鐵尾礦庫(kù)，經(jīng)試驗(yàn)得到的礦物組成主要為石英、長(zhǎng)石，其化學(xué)成分以氧化硅、氧化鈣和氧化鐵為主。同時(shí)，經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)表明，選取的鐵尾礦砂對(duì)混凝土受力性能造成影響的雜質(zhì)未超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)用遷安尾礦砂的物質(zhì)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(xué)成分 %

2 試件設(shè)計(jì)與制作

試件設(shè)計(jì)的變化參數(shù)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,C40和C50三個(gè)等級(jí)，用于對(duì)比分析的普通混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C40。每組制作6個(gè)150 mm×150 mm×300 mm的棱柱體試件。試件養(yǎng)護(hù)在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)條件為溫度在20 ℃±2 ℃，濕度為95%左右，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28 d。試件的制作在唐山學(xué)院結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室進(jìn)行。

3 試件彈性模量測(cè)量試驗(yàn)與結(jié)果分析

根據(jù)GB/T 50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，試件用于測(cè)定混凝土的彈性模量，另外3個(gè)用于測(cè)定試件的軸心抗壓強(qiáng)度，用于計(jì)算彈性模量試驗(yàn)時(shí)的控制加荷大小。

本試驗(yàn)采用液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)全貌如圖1所示進(jìn)行試驗(yàn)。

通過(guò)試驗(yàn)得到試件的破壞過(guò)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(xiàn)可見裂縫。當(dāng)荷載接近極限荷載的90%時(shí)，在試件的中部、底部出現(xiàn)豎向細(xì)小裂縫，部分試件出現(xiàn)細(xì)小的斜向裂縫。隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫開始延伸和擴(kuò)展，直到裂縫徑向貫通，最后試件出現(xiàn)劈裂破壞，如圖2所示，所有試件破壞此過(guò)程時(shí)間短促，均屬于脆性破壞。

彈性模量的試驗(yàn)結(jié)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(biāo)準(zhǔn)彈性模量。

其中，混凝土試件受壓彈性模量值按下式計(jì)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(yàn)強(qiáng)度,MPa;ξ為棱柱體試件縱向應(yīng)變。

根據(jù)表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和彈性模量的分析計(jì)算，可以得到鐵尾礦砂混凝土強(qiáng)度等級(jí)與其彈性模量值的變化規(guī)律，同時(shí)，也可得到普通混凝土彈性模量試驗(yàn)值的對(duì)比結(jié)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(jié)語(yǔ)

1)鐵尾礦砂混凝土彈性模量隨強(qiáng)度等級(jí)增大而增大；2)強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí)，鐵尾礦砂混凝土彈性模量略大于普通混凝土彈性模量。