摘要
高延性水泥基复合材料(Engineeredeementitiouscomposite，ECC)以应变硬化和多缝开裂为主要特征。在纤维用量不多于2％的情况下，ECC的拉伸应变可达到3％～5％，有利于改善普通混凝土脆性大、拉伸应变率低等缺点。ECC具有高延性、微裂纹、自愈合等多重特性，有利于提高多因素耦合作用下建筑设施的力学性能及耐久性能。本文基于国内的原材料，通过一系列力学性能试验及微观检测技术，研究了不同原材料及其掺量对ECC力学特性的影响，分析了ECC韧性增强机理，对比了国产ECC与经典ECC的价值经济性，设计出具有绿色环保、成本低、性能优良三大特点的国产ECC，主要结论如下: (1)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC工作性能与抗压性能的影响。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为2.2～3.0、碳酸晶须用量为1％～2％、纳米碳酸钙用量为0.5％～1.5％时，国产ECC的流动性、保水性、粘聚性、抗压性能均良好;三种材料对流动度及抗压强度影响的程度依次为:粉煤灰＞碳酸钙晶须＞纳米碳酸钙。 (2)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC单轴拉伸性能的影响，并验证了双线型拟合模型的相关性。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为3、碳酸钙晶须掺量为1％、纳米碳酸掺量为1％时，国产ECC在7d、28d的极限拉伸应变与极限拉伸强度优异，分别为5.50％、2.56MPa、5.10％、2.93MPa;双线型简化模型拟合出的拉伸应力-应变曲线与实测曲线具有较高的吻合度，该模型仍适用于国产ECC拉伸应力-应变曲线的拟合。 (3)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC弯曲性能的影响。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为3、碳酸钙晶须掺量为1％、纳米碳酸掺量为1％时，国产ECC在7d、28d的极限弯曲位移与极限弯曲强度优异，分别达到30.85mm、6.01MPa、26.38mm、7.23MPa;三种材料对弯曲韧性影响的程度依次为:粉煤灰＞碳酸钙晶须＞纳米碳酸钙。 (4)研究了ECC的韧性增强机理，并对比了国产ECC与经典ECC的价值与经济性。结果表明:FA3.0CW1NC1组试件相应的σcu/σfc与PSH分别达到1.87、9.06，满足使用PVA纤维制备ECC所要求的强度准则、能量准则;PVA纤维与碳酸钙晶须的协同阻裂作用提高了ECC抗变形能力;FA3.0CW1NC1组试件所具有的价值性与经济性均优于经典ECC，其总价值系数是经典ECC的2.7倍，且原材料总成本仅为经典ECC的35.97％。
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