摘要
应变硬化水泥基复合材料（Strain Hardening Cementitious Composites，简称SHCC）具有良好的裂缝控制能力能够将水泥基材料从原本的准脆性性质转变为具有较高延伸率的韧性材料。目前常用于应变硬化水泥基复合材料的增强纤维主要为聚乙烯醇等有机合成纤维，耐紫外老化和耐高温性能较差，而且成本较高，难以在实际工程应用中量大面广使用。玄武岩纤维是一种无机纤维，具有良好的力学性能、耐高温和耐紫外老化性能，但是普通玄武岩纤维难以实现增强水泥基复合材料的高韧性性能。本文结合玄武岩纤维特点，对玄武岩纤维进行合理的改性，研究了改性玄武岩纤维的力学性能、纤维与水泥基体的界面粘结性能，此基础上制备了高韧性水泥基复合材料，对其在轴向拉伸荷载下的应变硬化机理和多缝开裂全过程进行了分析，并基于单纤维拔出试验对高韧性机理进行了解释。主要的研究内容如下：（1）通过环氧树脂对三种不同规格的玄武岩纤维进行改性，测试了其拉伸力学性能和密度。（2）通过四因素三水平的正交试验研究了基体水胶比、粉煤灰掺量、砂率和砂子细度模数对改性纤维与水泥基体之间的界面粘结性能的影响规律。试验发现水胶比对改性纤维与水泥基体之间的界面粘结强度有显著影响，粉煤灰掺量对单纤维拔出能有显著影响。（3）通过单轴拉伸试验研究了改性纤维种类、纤维掺量、长度和基体水胶比改性纤维增强水泥基复合材料拉伸性能的影响。试验表明掺入加捻 133tex 改性纤维能够较好的实现水泥基复合材料在轴向拉伸荷载下的应变硬化和多缝开裂性能，并通过单缝拉伸试验结合ECC设计的能量准则和强度准则对应变硬化现象进行了机理解释。（4）通过数字图像相关法能够对多缝开裂过程进行分析，分析结果表明改性玄武岩纤维增强水泥基复合材料在轴向拉应力作用下，裂缝宽度小于50μm。（5）通过单纤维倾斜拔出试验研究了纤维与基体界面性能随纤维倾斜角度变化的规律，结果表明纤维倾角在15°~30°时以纤维弯曲拔出为主，拔出力显著提高；其次在纤维倾角适中（45°~60°）时以基体剥落压碎和纤维弯曲折断破坏为主，拔出力略有提高；纤维倾斜角度大于60°时以纤维折断破坏为主，拔出力折减严重。
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