铁尾矿砂混凝土与普通混凝土的弹性模量测定比较★

许芸芸 康洪震

(唐山学院，河北 唐山 063000)

利用铁尾矿砂替代天然河砂，作为混凝土材料中的细骨料，既能解决混凝土紧缺的问题，又能达到合理利用铁尾矿的目的。因此，对铁尾矿砂混凝土的力学性能研究已成为当务之急，其弹性模量的研究是必要之一。

1 迁安铁尾矿砂组成成分

本文试验用铁尾矿砂取自迁安市某铁尾矿库，经试验得到的矿物组成主要为石英、长石，其化学成分以氧化硅、氧化钙和氧化铁为主。同时，经检测试验表明，选取的铁尾矿砂对混凝土受力性能造成影响的杂质未超出相关标准要求。试验用迁安尾矿砂的物质组成如表1，表2所示。

表1 铁尾矿砂矿物组成 %

表2 铁尾矿砂化学成分 %

2 试件设计与制作

试件设计的变化参数为混凝土强度等级C30,C40和C50三个等级，用于对比分析的普通混凝土强度等级取C40。每组制作6个150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件。试件养护在混凝土标准养护室进行，养护条件为温度在20 ℃±2 ℃，湿度为95%左右，养护时间为28 d。试件的制作在唐山学院结构试验室进行。

3 试件弹性模量测量试验与结果分析

根据GB/T 50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准中规定的试验标准方法，试件用于测定混凝土的弹性模量，另外3个用于测定试件的轴心抗压强度，用于计算弹性模量试验时的控制加荷大小。

本试验采用液压式压力试验机全貌如图1所示进行试验。

通过试验得到试件的破坏过程，铁尾矿砂混凝土和普通混凝土试件从加载到极限荷载90%之前，均未出现可见裂缝。当荷载接近极限荷载的90%时，在试件的中部、底部出现竖向细小裂缝，部分试件出现细小的斜向裂缝。随着荷载的继续增加，裂缝开始延伸和扩展，直到裂缝径向贯通，最后试件出现劈裂破坏，如图2所示，所有试件破坏此过程时间短促，均属于脆性破坏。

弹性模量的试验结果如表3所示。表中WKS代表尾矿砂混凝土，PT代表普通混凝土。弹模比=Efc/Ec,其中，Ec为普通混凝土标准弹性模量。

其中，混凝土试件受压弹性模量值按下式计算：

其中，Efc为棱柱体试件静力受压弹性模量,MPa;σ为棱柱体试件的轴心抗压试验强度,MPa;ξ为棱柱体试件纵向应变。

根据表3中的试验数据和弹性模量的分析计算，可以得到铁尾矿砂混凝土强度等级与其弹性模量值的变化规律，同时，也可得到普通混凝土弹性模量试验值的对比结果，如图3，图4所示。

相同配合比的铁尾矿砂混凝土和普通混凝土的弹性模量比较。

4 结语

1)铁尾矿砂混凝土弹性模量随强度等级增大而增大；2)强度等级相同时，铁尾矿砂混凝土弹性模量略大于普通混凝土弹性模量。