工程纤维增强水泥基复合材料（ECC）耐久性能研究进展及应用

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1、综述文章编号：1009-9441（2014）06-0008-03工程纤维增强水泥基复合材料（ECC）耐久性能研究进展及应用12□□温丛格，赵小强（1.河南理工大学土木工程学院，河南焦作454003；2.中化二建集团有限公司，山西太原030021）［4］摘要：普通钢筋混凝土结构存在着严重的耐久性问题，工常相似。图1为PVA纤维体积掺量为2%的ECC程纤维增强水泥基复合材料（ECC）具有较高的延性和微裂在单轴拉伸荷载作用下的典型应力-应变曲线。缝控制能力，是有望解决工程结构耐久性问题的新型建筑材料。对ECC材料进行了介绍，综述了ECC的抗收缩性能、抗冻融性能、抗疲劳性能与抗渗性能的试验

2、研究现状，以及ECC在实际工程中的应用。指出了推广应用ECC需要开展的工作和亟待解决的问题。关键词：ECC；耐久性；抗收缩性能；抗冻融性能；抗疲劳性能；抗渗性能中图分类号：TU528.58文献标识码：A引言［5］普通水泥基材料的抗压强度高但抗拉强度低、图1典型ECC拉伸应力-应变曲线和裂缝宽度发展图易开裂，很难单独应用于工程结构中。钢筋混凝土从图1可以看出，进入非弹性阶段后，无论拉应结构结合了钢筋和混凝土结构的优点，在土木工程变如何，试件表面的裂缝宽度总是维持在60μm左领域得到了非常广泛的应用。但混凝土结构保护层右，弹性阶段裂缝宽度更小。拉伸应变达到3%以在受到外部环境作用时易开

3、裂，使混凝土结构产生上后，试件表面产生大量的细密裂纹；超过极限应变大量的裂缝，宽大的裂缝会加速有害物质的侵入，从量后，进入软化阶段并断裂。ECC细密裂缝宽度特而加快结构的老化，引起严重的耐久性问题。同时性是由材料自身的性质决定的，与是否配钢筋和配［5］还加大了结构反复维修的费用，也缩短了结构的使筋多少并没有关系，因而本身具有高延性，是提用寿命。高结构耐久性的新型材料。提高结构耐久性的关键是改善材料的脆性，提2ECC耐久性能试验研究高其韧性，从而有效地抑制裂缝的形成和发展。工程纤维增强水泥基复合材料（ECC）具有较高的延性2.1抗收缩性能试验和裂缝控制能力，大大改善了水泥基材料的抗裂

4、性水泥材料的收缩性能是耐久性的一个重要方［1］能，是有望解决工程结构耐久性问题的一种新型面。水泥的收缩主要指干燥收缩，因混凝土中水泥建筑材料。浆体含量较大，由于内部纤维的粘结作用，ECC的干燥收缩比相同环境条件下的普通混凝土提高了大1工程纤维增强水泥基复合材料（ECC）约80%。但是，较高的干燥收缩并不会引起宽大裂［6］［7］工程纤维增强水泥基复合材料（ECC）是由美国缝的产生。赵铁军等的试验表明：掺入PVA纤［2］密歇根大学LiVC等以断裂力学和细观力学基维的ECC，限制收缩开裂性能指标明显高于基体，本原理为指导进行优化设计而成，本身不含粗骨料，纤维体积掺量为1.5%时，最大宽度

5、可以控制在以纤维为增强材料。其在单轴拉伸荷载作用下的极40μm以内，平均宽度控制在20μm。提高纤维掺限拉应变可以稳定达到3%以上，具有应变硬化特量，裂缝控制率增幅不大，却能更有效地降低材料的［3］性和良好的裂缝控制能力，它的韧性与铝合金非最大开裂宽度。其原因一方面在于纤维的桥接和阻·8·Research&APPlicationofBuildingMaterials裂作用，使得试件内部应力能稳定地传递并扩散。另一方面，纤维可以挤压甚至阻塞砂浆内的毛细管，使砂浆表面失水面积减少，水分迁移困难，降低毛细管失水收缩形成的毛细张力。2.2抗冻融性能试验地处严寒潮湿状况下的混凝土结构物或构筑

6、物，经多次冻融循环破坏作用，结构内部易产生疲劳应力，导致内部损伤，致使强度降低。如果冻融病害作用在路面上，会引起表面剥蚀和大量裂纹产生，作［13］图2疲劳加载条件下连接板裂纹宽度的发展用在桥梁中会引起混凝土面层开裂、砂浆的剥蚀与［8］［9］度越大，其增强效果越明显，ECC替代混凝土对构粗骨料外露，以及钢筋外露、锈蚀等。张士萍等件的疲劳性能具有显著的增强作用。的试验研究表明：加入引气剂可以增加混凝土内部2.4抗渗性能试验含气量，改善混凝土内部孔结构，是提高混凝土抗冻混凝土保护层的传输性质可使侵蚀性介质渗透性能最为快捷有效的捷径。但若含气量控制不当，至钢筋，从而引起钢筋锈蚀，传输机制包

7、括渗透、扩又会对混凝土的性能带来不利影响，从而威胁混凝［5］［10］散和毛细吸附。物质传输性能的大小，一方面取土结构的耐久性。通过对ECC的优化设计，大决于水泥基材料本身抵抗有害介质的能力，另一方大提高了材料的致密程度和抗裂性能，是具有较强面取决于结构内部裂缝的开展程度。开裂后混凝土抗冻融循环性能的复合材料。［11］的渗透性是裂缝宽度的3次方，裂缝宽度<100μm徐世烺等对ECC（作者称之为UHTCC）的抗的裂缝对水泥基材料的渗透性影响很小，裂缝宽度冻性能进行了深入的