單軸荷載作用下混凝土強度代表體尺寸定量研究

王 娟， 王會娟， 許耀群， 武霄鵬

(1.鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001； 2.河南師范大學(xué) 新聯(lián)學(xué)院， 河南 鄭州 450000)

0 引言

混凝土細(xì)觀力學(xué)研究的重要基礎(chǔ)之一是代表體(representative volume element，RVE)的定量確定.前期，學(xué)者們對混凝土材料代表體的確定進行了大量研究，然而，由于混凝土材料自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及其性能的多樣性，混凝土代表體尺寸的系統(tǒng)研究還未進行，混凝土代表體尺寸的取值仍未統(tǒng)一.目前，對材料代表體的確定方法主要可歸納為3類：①基于有效模量的解析方法.該方法得到的代表體尺寸最小，約為2～3倍的特征尺寸[1-4].該方法一般假設(shè)研究對象為規(guī)則排列的單胞，其研究方法和結(jié)果并不適用于混凝土類隨機非均勻復(fù)合材料.②基于等效模量的數(shù)值方法.采用該方法得到的代表體尺寸隨細(xì)觀結(jié)構(gòu)和材料性能的變化比較分散，在5～50倍特征尺度不等[5-7].文獻(xiàn)[8-11]針對不同材料代表體進行了研究，結(jié)果也各不相同.③基于圖形分析的實驗觀察方法.Romero等[12]結(jié)合圖像分析技術(shù)和試驗結(jié)果，對瀝青混凝土的 RVE尺寸進行了研究.Graham等[13]采用圖像分析方法研究合金中第二相的分布特征，以此驗證RVE的存在性.Al-Raoush等[14]通過X射線照相技術(shù)，對天然砂樣的代表性體元進行研究，得出孔隙介質(zhì)材料的REV不能僅以孔隙率來確定，應(yīng)同時考慮在不同體積下的孔隙分布等微觀參數(shù).該方法僅能就材料的結(jié)構(gòu)和組成進行分析，不能直接得出基于性能的代表體尺寸.

以上研究成果中僅限于材料的彈……