研究以项目申请者近年来的先期工作为基础,基于细观与断裂力学原理,设计开发了能够实现微细开裂的高延性水泥基复合材料,通常称为之为通过设计的水泥基复合材料(ECC)。研究中通过对传统水泥基材进行改型,新型的高延性复合材料基材干燥收缩应变达到、甚至低于普通混凝土的干燥收缩水平,典型基材的28天干燥收缩是200微应变左右(该值低于传统相同等级的普通混凝土),是传统高延性材料所用基材收缩量的0.12-0.20。由于基材收缩性能大幅度降低,使得纤维与基材粘接强度降低,纤维桥接效率提高,多点开裂时单条裂纹宽度降低,目前最低可达30微米。同时保留了该材料应变硬化与多点微细开裂的特性。所研发的低缩延性材料养护20天时的极限抗拉应变达2.5%,抗拉强度可达4-5MPa;同时材料的抗压也表现良好的延性,其极限抗压应变(与抗压强度相对应)与普通混凝土比也获得较大幅度的提高。此外,研究还通过三点弯曲试验,对纤维桥接应力与裂纹宽度本构关系进行了求解,应用断裂力学模型,实现了材料轴拉行为的数值模拟,为基于性能要求的材料设计提供了分析手段。最后,对所研发的材料的应用进行了研究,例如无切缝水泥混凝土路面等。
英文主题词fiber reinforced cementitious composite, shrinkage, strain hardening, tensile stran, cracking