纤维混凝土应变硬化水泥基复合材料原理研究

纤维混凝土应变硬化水泥基复合材料原理研究

发表时间：2020-03-28T09:47:11.745Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年23期作者：郭磊磊刘艳华

[导读] FRC即“纤维混凝土”,是以混凝土、砂浆或水泥浆为基材，以纤维作为增强材料所组成的水泥基复合材料的总称。

中天泰和国际工程勘察设计（北京）有限公司山东省济南市 250100

摘要：易于取材、可模性好、抗压强度高等是混凝土材料优点所在，但同时又具有韧性性能差，抗拉强度低，易开裂等缺点。为了改善混凝土的韧性，改善混凝土的耐久性能，使其呈现应变硬化的特征，工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite，以下简称ECC)和纤维增强应变硬化水泥基复合材料（Strain-Hardening Cementitious Composites，以下简称SHCC）被广泛的研究和应用。

关键词：水泥基工程复合材料（ECC）；PV A；耐久性

1. 纤维增强水泥基复合材料的发展概况

FRCC种类的划分，如下图所示：

工程用水泥基复合材料（ECC）首先由美国密歇根州大学的Victor C. Li提出，其单轴极限拉伸应变可达3-7%，具有与铝合金类似的高断裂韧性，甚至在剪切荷载下依然可以保持韧性特征，但其纤维体积掺量较少，可泵送，可喷射。

2. PV A纤维增强原理

1. 纤维桥联准则

PV A纤维在基体受荷后犹如微细筋同基材一起共同承担荷载，该过程中裂缝宽度维持在一定程度，没有显著地增大。该准则用式子可表示为

式中：δ-裂缝开口位移；σ0-纤维最大桥联应力；

δ0-达到最大桥联应力时的裂缝开裂位移；

Lf-纤维的长度。

图2.1可以表示出式2.2所体现出的能量平衡。方程右边为图中阴影部分面积（称之为余能），它在最大桥联应力、对应的裂缝张开位移时候达到最大值。为实现稳定裂缝扩展的基体韧度提出了一个上限，如式（2.3）所示。

3. 结论

PV A-SHCC具有很高的环保价值和经济价值，本文仅对其材料的力学性能原理进行了简介，并没有进行相关的力学试验研究和耐久性性能研究，相关实验研究还需进一步完善和总结。

参考文献：

1.田砾，应变硬化水泥基材料轴拉荷载下的氯离子渗透.西安建筑科技大学学报

V ol.42，No.2，2010，221-225

朱柱红，工程复合材料(ECC)的耐久性能试验研究进展[J].工程建设，2006，10:7-9；

3. Gregor Fischer and V. C. Li. Effect of Malrix Ductility on Behavior of Sleel-Reinforced ECC Flexural Members under Reversed Cyclic loading Conditions [J].ACI Structural Jourinal. 2002,99(6)781-791(3)

4. M.B. Weimann and V C. Li, Hygral behaviour of engineered cementitious composites (ECC), Inl JRestoration Build Monuments 9(2003)(5), pp.513-534