【摘 要】
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目前国内外学者对高延性纤维增强水泥基复合材料（Engineered cementitious composites,简称ECC）的断裂研究多集中在静载与疲劳荷载下的I型断裂,关于缝高比、加载速率对I型和I-II复合型断裂性能影响研究较少。了解缝高比、加载速率如何影响裂缝起裂和扩展,有助于对结构进行安全评价,因此本文采用四点剪切梁试件分析缝高比（a/h）、加载速率对ECC I-II复合型断裂性能影响
【基金项目】
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国家自然科学基金（51978234）；
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目前国内外学者对高延性纤维增强水泥基复合材料（Engineered cementitious composites,简称ECC）的断裂研究多集中在静载与疲劳荷载下的I型断裂,关于缝高比、加载速率对I型和I-II复合型断裂性能影响研究较少。了解缝高比、加载速率如何影响裂缝起裂和扩展,有助于对结构进行安全评价,因此本文采用四点剪切梁试件分析缝高比（a/h）、加载速率对ECC I-II复合型断裂性能影响,采用三点弯曲梁试件进行相同影响参数的ECC I型断裂试验,并分析二者的区别和联系,主要工作如下:（1）采用八种缝高比a/h（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8）的ECC梁进行I-II复合型断裂试验和I型断裂试验。ECC I型断裂试验中测得了起裂荷载、峰值荷载、裂缝口张开位移（CMOD）、跨中挠度（δ）,计算双K断裂参数和I型断裂能GI。结果表明,ECC的起裂断裂韧度与缝高比无关,GI受a/h影响且远大于相同a/h下混凝土断裂能。ECC I-II复合型断裂试验中测得了起裂荷载、峰值荷载、起裂角、裂缝口张开位移、裂缝口滑移位移（CMSD）和两个加载点位移（δ1、δ2）,计算I-II复合型有效起裂断裂韧度和I-II复合型断裂能GI-II。结果表明,I-II复合型断裂的起裂角、有效起裂断裂韧度、GI-II均受a/h的影响,并且GI-II远大于相同a/h的GI,根据P-CMOD曲线和P-CMSD曲线可将ECC I-II复合型裂纹扩展分为六个阶段。（2）采用相同方法对a/h为0.4的ECC梁试件在五种加载速率（0.0004、0.001、0.01、0.1、1mm/s）下进行ECC I型断裂性能的加载速率效应研究,分析加载速率对ECC I型断裂参数的影响,并进行相同加载速率下的ECC抗压强度试验。结果表明,加载速率对抗压强度及断裂试验中的峰值荷载、起裂荷载、I型起裂断裂韧度均有增强效果,随加载速率的增加,I型耗散能U、断裂能GI降低,说明ECC的延性降低。（3）采用相同加载速率与试验方法研究ECC梁（a/h为0.4）试件I-II复合型断裂性能的加载速率效应,每种加载速率下的四点剪切梁均有四种偏置裂纹位置（0mm、25mm、40mm、60mm）,偏置裂纹位置为0mm时为Ⅱ型断裂。分析加载速率对裂缝扩展过程中断裂参数的影响,采用荷载-裂缝口位移曲线（P-COD）计算断裂韧性和耗散能。结果表明,随加载速率的增加,峰值荷载、起裂荷载增加,II型、I-II复合型耗散能降低,II型、I-II复合型耗散能的加载速率敏感性要大于同工况下I型耗散能,断裂能、断裂韧性随加载速率的变化规律不明显,耗散能更适合用来评价ECC的韧性。由于PVA纤维良好的桥接性能,不同加载速率下ECC三点弯曲和四点剪切试验中均出现多缝开裂现象,四点剪切试验中裂缝存在“倾斜断裂过程区”。
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