中国建筑2013年技术交流会论文集
水灰比对高延性纤维增强水泥基复合材料
性能的影响
李国友，霍亮，智艳飞，蔺喜强
（中国建筑股份有限公司技术中心，北京， 101300）
摘要： 利用国产基体原材料制备了具有较高极限拉伸性能的高延性纤维增强水泥基复合材料（ ECC），研 究
了水灰比对 ECC材料单轴拉伸性能和四点弯曲性能的影响。试验结果表明：随着水灰比的增加， ECC材料
强度降低、极限拉应变和极限挠度均明显增大。水灰比 0.39时，28d龄期抗折、抗压强度分别为 11.2MPa
和 35.4Mpa ，极限拉应变达 4.77%，极限挠度为 33.0mm，试件具有显著的应变硬化和多缝开裂特征。
关键词： 高延性纤维增强水泥基复合材料；水灰比；单轴拉伸试验；四点弯曲试验；应变硬化；多缝开裂
Effect of Water-binder Ratio on Properties of Engineered
Cementitious Composites
LI Guoyou ，ZHANG Tao ，HUO Liang ， ZHI Yanfei ，Lin Xiqiang
（Technology Center, China State Construction Engineering Corporation, Beijing, 101300 ）
Abstract ：Engineered cementitious composites (ECC)with the excellent uniaxial tensile properties
made of domestic raw materials except PVA fiber. The effect of water-binder ratio on the direct
tensile properties and four-point fl exural properties was studied. The results show that with the
increase of water-binder ratio ，the strength decrease ，the ultimate tensile strain and the ultimate
deflection of ECC enhanced. When water-binder ratio reach 0.39, The flexural Strength and the
compressive strength of 28day is 11.2MPa and 35.4MPa, the ultimate tensile strain reach to 4.77%,
the ultimate deflection reach to 33.0mm, and had strain-hardening and multiple-cracking
characteristics obviously.
Key words ： engineered cementitious composites ；water-binder ratio ；uniaxial tensile test ；
four-point bending test ；strain hardening ；multiple cracking
高延性纤维增强水泥基复合材料（ ECC）是基于微观力学原理优化设计的具有应变硬化
和多缝开裂特征的新型材料
[1]。 V C Li 等通过对基体材料和聚乙烯醇（ PVA）纤维进行设
计和筛选，制备得到的 ECC材料极限拉应变可达 3%-5%
[2-5] 。国内进行的研究中，很少有极
限拉应变稳定超过 3%的报道
[6,7] 。本文采用单轴拉伸试验、四点弯曲试验测得了 ECC材料
极拉伸性能、弯曲性能，研究水灰比对 ECC材料直接拉伸性能的影响。
1原材料及试验方法
1.1原材料
试验中所用水泥为冀东 PO·42.5R水泥；砂为 96-180μm 的普通石英砂；减水剂为慕湖
聚羧酸高性能减水剂 （粉剂）；聚乙烯醇纤维 （缩写PVA）是日本可乐丽公司生产的 KURALON
K-II RECS15 型纤维，其性能如表 1所示；粉煤灰为 I级灰， 45μm 方孔筛筛余 4%、烧失量
2.23% 、需水量比 90%；保水剂为羟乙基甲基纤维素醚；消泡剂为高级脂肪醇消泡剂粉末。
表1 PVA 纤维的性能
长度 mm 直径mm 弹性模量GPa极限伸长率 % 抗拉强度 MPa 密度kg/m
3
12 0.039 40 6 1600 1300
1.2试验配合比
表 2为 ECC 材料试验配合比。 水灰比分别为胶凝材料总质量的 0.30、0.33 、0.36 和0.39 。
ECC 材料制备试验中纤维体积掺量均为 2%。
表 2 ECC 试验配合比（单位： kg/m 3）
中国建筑2013年技术交流会论文集
序号 水泥 粉煤灰 石英砂 水 消泡剂 保水剂减水剂 纤维
W1 486.9 730.3 438.2 365.2 / 0.61 4.80 26.0
W2 486.9 730.3 438.2 401.7 2.43 0.95 2.0
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