复合材料理论预测堆石混凝土弹性模量

Prediction of elastic modulus of rockfill concrete by composite theory

由水泥(基体)和沙砾(颗粒)组成的混凝土是一种大颗粒复合材料,堆石混凝土作为混凝土的一种,能否将复合材料理论的研究方法运用到堆石混凝土上是值得探究的一个问题。通过试验测量得到了堆石混凝土的弹性模量平均值,采用复合材料理论中的Mori-Tanaka方法、自洽方法及Halpin-Tsai方程预测堆石混凝土的弹性模量,并将预测结果与实验结果进行对比分析。发现3种方法的预测结果与实验结果的相对误差在0.88%~3.52%,其中Mori-Tanaka方法的预测结果与实测结果的相对误差最小,仅为0.88%。此外,采用Mori-Tanaka方法进一步探究了不同堆石率下堆石混凝土弹性模量和堆石骨料弹性模量的关系,发现堆石率和堆石骨料弹性模量越大,堆石混凝土的弹性模量也越大。研究方法和研究结果可以为实际工程设计中堆石混凝土弹性模量的预测提供参考依据。