基于两相复合材料的煤矸石混凝土弹性模量研究

王庆贺,李 喆,张玉琢,常熤存

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168;2.哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150090)

煤矸石作为我国排放量最大的工业废弃物[1],长期堆积占用大片土地,且其内部温度升高会发生自燃现象,得到自燃煤矸石[2]。合理利用煤矸石不仅可以解决煤矸石处理带来的环境问题,还能产生可观的经济效益。考虑到混凝土中骨料约占体积的60%～70%[3],若将煤矸石破碎、筛选后制成煤矸石骨料替代天然骨料,符合我国可持续发展战略的要求。因此,部分学者对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究,认为煤矸石经合理筛选后可作为混凝土骨料使用[4]。

弹性模量是混凝土的重要力学指标之一,显著影响混凝土构件的使用性能。研究学者发现,当采用煤矸石骨料配制混凝土时,由于煤矸石弹性模量低于天然石子,所以煤矸石混凝土弹性模量较普通混凝土低。李少伟等[5]通过试验研究了自燃煤矸石粗骨料对混凝土弹性模量的影响,发现当煤矸石粗骨料取代率为100%时,弹性模量降低约33%;周梅等[6-7]研究发现,当自燃煤矸石粗骨料取代率为100%时,弹性模量降低19.8%～57.1%;陈彦文等[8]通过研究发现,煤矸石掺量的提高对C40等级以上的混凝土弹性模量影响较为明显,原状煤矸石取代率为100%时,混凝土弹性模量最大降低12%。上述研究表明,煤矸石混凝土弹性模量具有一定的差异性,这主要因为煤矸石具有不稳定性,不同地区的煤矸石物化性质差异明显,且煤矸石自燃后与原状煤矸石力学性能也存在一定的差异[9-11]。……