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绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites,GHPFRCC)是在传统工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)基础上,使用高粉煤灰替代率并加入适量聚乙烯醇(PVA)纤维而成。GHPFRCC具有很好的变形能力、韧性、能量吸收能力和无害化裂缝扩展能力,可有效提高建筑结构的抗震能力和耐久性。本文针对高温后GHPFRCC力学性能及火灾下GHPFRCC框架柱抗火性能进行了大量试验研究,主要研究工作包括以下几方面:(1)研究 16 组 GHPFRCC 配合比在 200 ℃400 ℃、600 ℃和 800 ℃后的抗压强度和质量损失。分析了水灰比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰掺量和减水剂掺量等因素对GHPFRCC抗压强度和泊松比的影响规律,建立了不同温度下GHPFRCC抗压强度与水灰比、减水剂掺量和泊松比的关系式。在200 ℃,质量损失率约为5.5%～10.3%,抗压强度损失率约为0.1%～13%,泊松比约为0.15～0.32;在400 ℃,质量损失率约为6.2%～15.5%,抗压强度损失率约为4%～49%,泊松比约为0.1～0.2;在600 ℃,质量损失率约为6.6%～19.7%,抗压强度损失率约为24%～57%%,泊松比约为0.1～0.17;在800 ℃,质量损失率约为9.1%～18.6%,抗压强度损失率约为44%～82%,泊松比约为0.06～0.16。(2)研究 16 组 GHPFRCC 配合比在 200 ℃、400 ℃、600 ℃和 800 ℃后的弹性模量。分析了水灰比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰掺量和减水剂掺量等因素对弹性模量的影响规律,建立了不同温度下GHPFRCC弹性模量的计算式。在200 ℃、400 ℃、600 ℃及800 ℃后GHPFRCC的弹性模量分别为12～23GPa、10～18GPa、7～12GPa及2.4～6GPa。峰值温度为200 ℃时,建议水胶比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰替代率、减水剂掺量分别为0.32:0.36:1.7%:65%:0.15%:峰值温度为400 ℃时,建议水胶比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰替代率和减水剂掺量分别为0.32:0.36:1.5%:60%:0.1%;峰值温度为600 ℃时,建议水胶比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰替代率、减水剂掺量的配比为0.24:0.66:1.5%:60%:0.1%;峰值温度为800 ℃时,建议水胶比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰替代率和减水剂掺量的配比为0.24:0.36:1.5%:60%:0.1%。高温下,水胶比和粉煤灰替代率对GHPFRCC的弹性模量占据主导地位,控制水胶比和粉煤灰替代率可提高高温后GHPFRCC的抗压强度和弹性模量。(3)研究 16 组 GHPFRCC 配合比在 200 ℃、400 ℃、600 ℃和 800 ℃后的本构关系。分析水灰比、砂胶比、PVA纤维掺量、粉煤灰掺量和减水剂掺量对本构关系的影响规律。随着温度的升高,轴心抗压强度呈下降趋势。轴心抗压强度在25-200 ℃变化较小,200-800 ℃明显下降。高温下水胶比对轴心抗压强度有重要影响,可通过调整水胶比改变高温后GHPFRCC的抗压强度。高温下GHPFRCC的应力应变-曲线可分为两个阶段:上升阶段和下降阶段。GHPFRCC在25-200 ℃具有高延性和变形能力,而400-800 ℃时不再具有高延性。(4)进行火灾下GHPFRCC框架柱的火灾试验研究。火灾下GHPFRCC框架柱的破坏形式一般为劈裂破坏,产生由柱底部贯穿至顶部的纵向劈裂裂缝。轴压比是火灾下GHPFRCC框架柱的主要控制因素,轴压比越大破坏形态越明显。GHPFRCC框架柱四面受火柱能够良好的保持截面的完整性,三面受火柱易在非受火面的对称面发生保护层剥落。火灾下GHPFRCC框架柱能够保持良好的完整性,抗火性能优于普通混凝土和高强混凝土柱。火灾下GHPFRCC框架柱升温速率由快到慢的部位依次是柱截面的角部、受火面中部、三面受火非受火面的角部、柱截面的中心。在相同轴压比下,无箍筋四面受火GHPFRCC柱的轴向位移最大。