水泥基复合材料收缩变形导致开裂一直是困扰混凝土工程的问题之一,混凝土的开裂严重影响混凝土结构的寿命。因此控制水泥基材料裂缝的发生和发展、提高其耐久性能是提高混凝土工程质量和使用年限的关键。掺加钢纤维能有效改善水泥基复合材料的抗裂性能,减少裂缝的宽度和数量。定向钢纤维增强水泥基复合材料作为一种新型复合材料,具有优良的抗拉、抗弯性能。由于钢纤维方向分布的特殊性,其收缩变形特性及抗裂性不同于传统钢纤维增强水泥基复合材料。同时,实际工程中,水泥基复合材料由于收缩而开裂的现象较多,例如楼板由于两个方向上收缩变形受到约束会在边角位置产生45°裂缝;路面等条形结构由于底部受到约束作用易产生垂直于长边方向的横向裂缝等,这些裂缝具有沿某一特定方向开裂的现象,采取将钢纤维定向的方法,使钢纤维方向与可能产生裂缝方向垂直,最大限度的利用钢纤维在混凝土在干燥收缩过程中对裂缝抑制的作用,从而减少混凝土开裂的可能,增长构件的寿命。因此研究钢纤维方向性对水泥基复合材料收缩性能的影响具有很强的现实意义。为此,本文具体研究工作及结果如下。(1)通过试验对比定向和随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料在不同基体类型、钢纤维掺量、基体水灰比等因素下自由干燥收缩,结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料干燥收缩应变小于随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料;随着钢纤维掺量的增加,定向钢纤维增强水泥基复合材料的收缩应变逐渐变小。(2)分析钢纤维与水泥基材料之间应力传递作用,进而研究钢纤维方向性对收缩应变的影响,掌握钢纤维方向性对水泥基材料干燥收缩影响的规律,并建立了定向钢纤维增强水泥基复合材料自由干燥收缩模型,通过与试验测试比较,模型结果与试验结果基本吻合,表明模型合理。(3)通过平板法试验,对比观察定向与随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料不同方向收缩开裂情况,对定向钢纤维水泥基材料抗裂性能进行评价,从抗裂角度分析定向钢纤维水泥基复合材料的收缩性能。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料垂直于钢纤维方向抗裂性要优于随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料,而沿钢纤维方向的抗裂性要劣于随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料。