对比研究了日本PVA纤维(J-PVA纤维)和国产PVA纤维(C-PVA、S-PVA纤维)对工程水泥基复合材料(ECC)性能影响的差异。结果表明:在纤维体积掺量为2.0%的条件下,掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂,应变硬化特征显著,28 d极限拉应变在3.7%以上;掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上,增韧效果良好,且具有明显的价格优势,在实际工程应用中具有较强的竞争力;S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维,工程应用中应注意优选甄别。

通过单因素试验研究了剑麻纤维掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)、粉煤灰掺量(30%、40%、50%、60%)、水胶比(0.25、0.30、0.35、040)和砂胶比(0.3、0.4、0.5、0.6)对ECC抗渗性能的影响。结果表明:随着剑麻纤维掺量、水胶比和砂胶比的增加,试件的抗渗性能先提高后降低;随着粉煤灰掺量的增加,试件的抗渗性能下降;最佳的剑麻纤维掺量、粉煤灰掺量、水胶比和砂胶比分别为0.5%、30%、0.30和0.4。

工程水泥基复合材料(简称ECC)能改善普通混凝土脆性、耐久性差的问题,但聚乙烯醇(PVA)纤维的较高价格,一定程度上局限了ECC的推广应用。本文主要从天然纤维入手,研究体积掺量为2%竹原、苎麻、剑麻、大麻这四种纤维组成的水泥基材料的轴拉性能,将四种纤维分别以干铺和湿铺两种方式,采用哑铃型试件做单轴拉伸试验。试验结果表明,四种纤维在所选取的配比范围内,在拉伸荷载作用下应力-应变关系可分为弹性上升阶段、应变硬化阶段和应变软化阶段,且均能实现应变硬化与多缝开裂,极限拉应变最大可达3.5%。

根据ECC复合材料微观结构中缺陷的随机分布性质,给出细观统计力学分析计算模型。该模型可用来求解工程水泥基复合材料(ECC)硬化后的应力-应变曲线并真实地反映多重裂纹稳态断裂破坏过程中裂纹形成的顺序和荷载波动的特点。计算结果较好地证实了含有人造Norlite缺陷的ECC复合材料的延性特征。