2015年混凝土等效弹性模量细观影响因素深度探究

本文档标题为《混凝土等效弹性模量细观影响因素 (2015年)》，发表在《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》2015年第31卷第4期，文章编号为2095-1922(2015)04-0636-08，作者肖诗云和乔倩倩来自大连理工大学建设工程学部。研究的主要目标是深入探讨混凝土的等效弹性模量受微观结构和损伤特性的影响。 研究方法采用了一种多级二相复合材料模型，通过Eshelby和Mori-Tanaka理论，将混凝土视为由砂浆和界面过渡区(ITZ)组成的系统。在这个框架下，作者引入了微孔洞来模拟混凝土中的微观缺陷，并建立了混凝土等效弹性模量与三相（砂浆、粗骨料和ITZ）的体积分数以及各相的弹性模量之间的关联。研究的关键在于通过混凝土等效弹性模量的下降来量化混凝土的损伤程度。 实验结果显示，随着界面过渡区厚度的增加，混凝土的等效弹性模量呈现出降低的趋势，表明该区域的微结构变化对整体性能有显著影响。孔隙率，特别是界面过渡区的孔隙率增加时，混凝土的弹性模量也会随之下降，这反映了孔隙对材料强度的负面影响。另外，研究发现针片状粗骨料的存在导致混凝土的等效弹性模量分布不均，表明材料的微观结构对其性能分布具有重要作用。 更为具体地，研究还揭示了混凝土损伤变量与砂浆内部孔隙率呈线性关系，而与界面过渡区内的孔隙率则呈现指数关系，这表明在损伤评估中，不同区域的孔隙特性对损伤评估有不同的权重。结论指出，界面过渡区的厚度、粗骨料的形状以及孔隙率是影响混凝土等效弹性模量的重要因素，微缺陷，尤其是ITZ上的孔洞，对混凝土的性能损害尤为显著。 这项研究为理解混凝土的微观结构对其机械性能的影响提供了深入的见解，对于优化混凝土设计和增强材料的耐久性具有重要的工程应用价值。