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增大而增大；界面特性参数和骨料最大粒径 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(2O1O)o6—0033—06 Predicationofelasticmodulusof concretewith defects／／YAO Ting，DU Cheng-bin2，SUN Lj—guo2(1．JiangsuBoteNew MaterialsCo．．， d．，Nan：ring210008，China；2．CollegeofMechanicsandMaterials，HohaiUniversity，Nanjing 210098， China) Abstract：A new method topredicttheelasticmodulusof concretewith defectswasproposed．TheconcreteWas regardedas the four-phasecompositecomposedofaggregate，mortar，interfacesanddefects(includingcirc~arholesandpennycracks)．A mathematicalmod elforrandom aggregatewas established．Theefectiveelasticmod ulusoftheconcreteWas predictedbyuseof the micmmechaniealnumericalhomogenizationmethod ，an dthenum erical resultswerecompared with thecalculated an d testresults forthecaseswi thoutdefects．On suchabasis，thesensitivityofeachparameterwasanalyzed．Th eresultsshow thattheexistence of defectshas a certain efecton the efectiveelastic mod ulusof the concrete．Th e efective elastic modulusof the concrete increaseswi th theincrease of the elastic modulus of aggregate ormortar．Th e interface propertiesand the maximulTlaggregate diameterhave littleinfluences on the efective mod ulusof the concrete．The predicted results of the efectivemod ulusofthe concreteforarbitrarilypo lygonalaggregateareclosertothetest onesthan thoseforcircular aggregate． Keywords：concrete；defect；elasticmod ulus ；random aggregatemod el；materialmicromeehanics 混凝土是由粗骨料 、细骨料 、水泥水化物 、未水 化水泥颗 粒 、孔 隙及 裂纹等 组成 的非均 质 复合材 料L1j。其宏观力学性 能非常复杂 ，以往主要通过试 验方法得~lJ[2J。但试 验周期长 ，耗费 的物力 和人力 多，得出的结论与试验条件及所选取 的材料都有很 大关系，并具有一定的随机性 ，且大多侧重于宏观尺 度上的研究 ，忽略 了混凝土内部细观结构的高度复 杂性与非均匀性 ，所以难 以揭示混凝土材料 的变形 或者破坏机理 ，尤其是在载荷作用下 ，随机分布的微 裂纹、孔洞及骨料界面等这些混凝土试件 中天然存 在的大量细微观缺陷的扩展对混凝 土性能 的影响。 细观力学方法l3_4l正是基于混凝土的这些特性 ，对细 微观结构的特性及其各种缺陷的不均匀性与混凝土 宏观力学性能之间的关系进行研究。 如何预测微裂纹损伤材料的有效 弹性模量是脆 性材料细观损伤理论 的一个重要内容 。目前已经有 很多学者进行了这方面 的研究 ，如赵爱红等_5J将损 伤张量定义为含缺陷时的弹性模量与不含缺陷时的 弹性模量的比值 ，来研究含正交排列缺陷混凝 土弹 性模量的估算方法 ，其关键是对含缺陷的弹性模量 进行估算 。目前 除了 Taylor方 法或稀 疏估计方 法 (它们完全忽略了缺陷之间的相互作用)，还有考虑 微缺陷相互作用的方法 ：Mori．Tanaka方法_6J、自洽方 法[ 、广义 自洽方法[8]和微分法等【 ，而关于裂纹间

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