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第30卷第6期
水利水电科技进展
2010年12月
Vol 30 No6
Advances in Science and Technology of Water Resourees
Dec.2010
DOI:10.3880/j.iss.1006-7647.2010.06.009
含缺陷混凝土的弹性模量预测
姚婷,杜成斌2,孙立国2
(1.江苏博特新材料有限公司,江苏南京21008;2.河海大学力学与材料学院,江苏南京210098
摘要:提出一种新的预测含缺陷混凝土弹性模量的估算方法。将混凝土看作是由砂桨、骨料、界面
和缺陷(包括圆形孔隙和币状裂隙)等组成的四相复合材料,建立随机骨料数值模型,运用细观力学
数值均匀化方法预测混凝土的有效弹性模量,并与无缺陷情况下的计算结果以及试验结果进行对
比,在此基础上进行各影响参数的敏感性分析。结果表明,缺陷的存在会减小混凝土的有效弹性模
量;混凝土的有效弹性模量随着骨料或砂浆弹性模量的増大而増大;界面特性参数和骨籵最大粒径
对混凝土有效弹性模量的影响有限;任意多边形骨料模型比圆形骨料模型对混凝土有效弹性模量
的预测更接近试验值。
关键词:混凝土;缺陷;弹性模量;随机骨料模型;材料细观力学性能
中图分类号:TB12
文献标识码:A
文章编号:1006-7647(2010)06-0033-06
Predication of elastic modulus of concrete with deec/YAO Ting, DU Cheng-bim, SUN u(1. Janu ot Ne
Materials Co, Ld. Naning 210008, hi 2. College of Mechanics and Mateals, Hohai Uniersity, Naning 210098
China)
b: A ew m o c e lic mus of nce e with defets was proposed. The oncrete was regarded as the
fourphase composite compo ed of aggregate, mortar, interfaces and defeets (including circular holes and penny cracks). A
mathematical model for random aggregate was established. The effective elastic modulus of the concrete was predicted by use of the
micromechanical numer cal omo on me hod, and e mumerical results were compared with the calculated and test results
for the cases without defects. n such a ais, the set of each me er was aalyzed. he suls how that te existence
of defects has a certain effect on the effective elastic modulus of the concrete. The effective elastic modulus of the concrete
increases with the increase of the elastic modulus of aggregate or mortar. The interface properties and
e maximum
diameter have lile influences on the effective modulus of the conrete. The predicted results of the effective modulus of the
concrete for arbitrarily polygonal
ate are closer to the test ones than those for circular aggregate
Key words concrete; defect; elastic modulus; random aggregate model; material micromechanics
混凝土是由粗骨料、细骨料、水泥水化物、未水微观结构的特性及其各种缺陷的不均匀性与混凝土
化水泥颗粒、孔隙及裂纹等组成的非均质复合材宏观力学性能之间的关系进行研究。
料』。其宏观力学性能非常复杂,以往主要通过试
如何预测微裂纹损伤材料的有效弹性模量是脆
验方法得到。但试验周期长,耗费的物力和人力性材料细观损伤理论的一个重要内容。目前已经有
多,得出的结论与试验条件及所选取的材料都有很很多学者进行了这方面的研究,如赵爱红等将损
大关系,并具有一定的随机性,且大多侧重于宏观尺伤张量定义为含缺陷时的弹性模量与不含缺陷时的
度上的研究,忽略了混凝土内部细观结构的高度复弹性模量的比值,来研究含正交排列缺陷混凝土弹
杂性与非均匀性,所以难以揭示混凝土材料的变形性模量的估算方法,其关键是对含缺陷的弹性模量
或者破坏机理,尤其是在载荷作用下,随机分布的微进行估算。目前除了 Taylor方法或稀疏估计方法
裂纹、孔洞及骨料界面等这些混凝士试件中天然存(它们完全忽略了缺陷之间的相互作用),还有考虑
在的大量细微观缺陷的扩展对混凝土性能的影响。微缺陷相互作用的方法:Moi- Tanaka方法?、自治方
细观力学方法4正是基于混凝土的这些特性,对细法?、广义自治方法剧和微分法等?,而关于裂纹间
基金项目:国家重点基础研究发展计划(20070CB714104);国家自然科学基金(50779011,505390301-1)
作者简介:姚婷(1983一),女,山西运城人,硬士,从事工程材料的力学特性和行为研究。E-mail:yaoting@cnjk.cn
水利水电科技进展,2010,30(6)7el:025-83786335E-mua:z@hu.eh.cnhttp://b.Mu.etbu.
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