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摘要：ECC是Engineered Cementitious Composites的简称，是一种具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。ECC不同于普通的纤维增强混凝（FRC），它是一种经细观力学设计的先进材料，具有应变一硬化特性，在纤维体积掺量小于2%的情况下，其极限拉应变通常在3%—7%的范围内。经过大量的试验与研究表明，ECC材料具有很多优良的性能，能够适用于土建工程中的很多领域。
关键字：ECC；韧性；应用
一、引言
近年来，我国国民经济得到了长足的发展，同时对公路事业的发展也提出了更高的要求，带动了高等级公路在我国的蓬勃发展。水泥混凝土路面因具有强度高，稳定性好，持久耐用和养护费用低等优点而被广泛使用。但是，水泥基材料在工程中还出现了诸多的问题，主要有两个方面：（1）极限荷载条件下的脆性破坏，如剥落、破碎等，均与混凝土低韧性密切相关 ；（2）正常工作状态下的破坏，如混凝土裂纹扩展导致有害离子引入，引发混凝土及钢筋的破坏。因此，要发展绿色高性能甚至超高性能混凝土就要求混凝土既要有足够的强度，又要有良好的延性，以及必要的耐久性。
二、ECC发展概况
新型的超强韧性纤维混凝土ECC（ Engineered Cementitious Composites）是以水泥、砂、水、矿物掺合料和化学外加剂构成基体，用纤维体积掺量低于 3% 高强高弹模短纤维做增韧材料，硬化后具有应变–硬化和多重稳定开裂特征的新型高性能纤维增韧水泥基复合材料。该水泥基复合材料是基于微观物理力学原理优化设计的具有应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型工程用水泥基复合材料.这种复合材料是在二十世纪九十年代由美国密歇根大学的Li.V.C提出来的。试验研究已经证实它的应变能力可达几个百分点，最高可达6%，耗能能力是常规纤维混凝土的几倍，抗压强度在高强混凝土范围之内，是一种具有很大应变-硬化性能的复合材料。
目前美国与日本等国家已经对强韧性纤维混凝土ECC进行了大量的理论与试验研究工作，并已经在实际工程中得到了广泛的推广和应用。但在我国由于性能和价格两方面的问题，对其进行的研究仍然停留在实验室阶段。国内现在虽然已经配制出拉应变能力稳定超过2%的超高韧性纤维混凝土，但由于研究工作起步较晚，所以仍然有大量的研究工作急需开展。
三、工程应用
ECC相比于普通混凝土的价格要高很多，但是其超长的耐久性、高韧性以及多微裂缝等性能，使其在工程中经常应用在桥梁、大楼等主要结构，尤其在日本和美国等发达国家均已得到了广泛的应用。
（一）ECC在建筑结构中的应用
1.ECC是一种具有高韧性的延性混凝土，吸收能力强，因此ECC可以显著改善混凝土结构的抗震性能与抗剪性能，可用于抗震结构、抗冲击结构等工程结构中。于日本东京和横滨建筑物中均做了相关的应用。
2.ECC作为建筑物连梁
ECC材料较高的能量吸收能力使其用于抗震结构关键部位（梁、柱、墙），当地震发生时，其可作为一道地震防线来减小地震能，同时还能继续传递剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使联肢墙保持足够的刚度和强度。另外，ECC构件还可有效减小结构地震响应，提高结构的抗震能力，利于结构实现震后免修复。
3.ECC作为剪力墙
设置剪力墙可达到消减地震能的目的，进而保证结构整体性。
（二）ECC在桥梁结构及桥面中的应用
1.ECC作为桥梁连接板
桥面板之间通常留有伸缩缝，在伸缩缝处设置可伸缩的连接接头来连接各桥梁板。连接接头在各种荷载反复作用下易发生破坏，水和化学物质就能够延裂缝渗透到下层的桥梁板和结构梁中，导致严重的侵蚀破坏。使用连续型桥面连接板来代替连接接头是解决该难题的有效方法，连接板与相邻的桥面板形成无缝连接，可以避免渗漏对下层构件造成的破坏。
2.桥面板修补
美国密歇根州的一座公路桥梁的面板经过多年使用后已经损毁严重，工程人员于2002年对其进行了维修加固，工程中大量使用了ECC。该桥梁于2004年接受了检测，检测结果表明，经过两年的使用，经历了冬季恶劣环境条件下的多次冻融循环，ECC修复后的桥面板工作状况依然良好，产生的细小裂缝的宽度能很好地控制在30?m以下。与之形成鲜明对比的是，周围使用普通混凝土修复的桥面板发生了严重的劣化，裂缝宽度高达数毫米。
3.连接、修补、加固
ECC材料可用于边坡加固，水坝加固，路面连接板等。
4.应用于钢-ECC混合结构
日本北海道美原大桥的桥面板采用的是钢-ECC混合结构。
（三）ECC在其他工程中的应用
1.ECC作为飞机跑道、停机坪的应用
2.喷射ECC用于建筑物的修补和翻新工程
下图所示大坝已使用60年，混凝土表面严重受损，利用喷射ECC进行修补。
大坝的鸟瞰图和施工图
3.灌溉渠道表面修复
日本Shiga辖区内中心枢纽渠道采用ECC材料修复。
4.制作雕像
Martel tree的雕塑是法国Boluogne Billancourt市的象征，最早是在1930年由brothers Jean andNoelMartel用钢板设计的。由于锈蚀等原因，它又被重新设计使用ECC材料。
5.作为地铁站的吸音板
摩纳哥地铁站的隔音板采用ECC材料制作。
四、结束语
目前国内外对于ECC材料的研究均取得了一定的成果，但是由于ECC材料在经济方面造价相对较高，现在仅在日本等发达国家中得到了广泛的应用。虽然我国目前ECC材料还未大规模使用，但是基于ECC优良的性能，ECC材料在我国及其他发展中国家仍会有广阔的前景。
现在对于ECC材料的性能还未完全了解，仍需要通过大量的实验进行探究，另外还应从经济效益出发，利用材料的相关特性，尽量降低ECC材料的成本，达到技术与经济互惠的效果。
参考文献：
【1】俞家欢.超强韧性纤维混凝土的性能及应用
【2】丁一，陈小兵，李荣.ECC材料的进展与应用，2007
【3】陈文永，陈小兵，丁一.ECC高性能纤维增强水泥基材料及其应用
【4】郭平功，田砾，李晓东，赵铁军.PVA-ECC在工程维修中的应用，2006
【5】姚山，戴玲，马丽.工程用水泥基复合材料（ECC）的研究进展与工程，2010
【6】黄广华，朋改非.国内外设计型水泥基复合材料的研究进展与应用：综述第1部分：前言与理论研究
【7】田砾，许婷华，万晓梅，赵铁军.水泥基工程复合材料（ECC）的研究与应用
【8】LI Victor C.高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用，2007
关键字：ECC；韧性；应用
一、引言
近年来，我国国民经济得到了长足的发展，同时对公路事业的发展也提出了更高的要求，带动了高等级公路在我国的蓬勃发展。水泥混凝土路面因具有强度高，稳定性好，持久耐用和养护费用低等优点而被广泛使用。但是，水泥基材料在工程中还出现了诸多的问题，主要有两个方面：（1）极限荷载条件下的脆性破坏，如剥落、破碎等，均与混凝土低韧性密切相关 ；（2）正常工作状态下的破坏，如混凝土裂纹扩展导致有害离子引入，引发混凝土及钢筋的破坏。因此，要发展绿色高性能甚至超高性能混凝土就要求混凝土既要有足够的强度，又要有良好的延性，以及必要的耐久性。
二、ECC发展概况
新型的超强韧性纤维混凝土ECC（ Engineered Cementitious Composites）是以水泥、砂、水、矿物掺合料和化学外加剂构成基体，用纤维体积掺量低于 3% 高强高弹模短纤维做增韧材料，硬化后具有应变–硬化和多重稳定开裂特征的新型高性能纤维增韧水泥基复合材料。该水泥基复合材料是基于微观物理力学原理优化设计的具有应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型工程用水泥基复合材料.这种复合材料是在二十世纪九十年代由美国密歇根大学的Li.V.C提出来的。试验研究已经证实它的应变能力可达几个百分点，最高可达6%，耗能能力是常规纤维混凝土的几倍，抗压强度在高强混凝土范围之内，是一种具有很大应变-硬化性能的复合材料。
目前美国与日本等国家已经对强韧性纤维混凝土ECC进行了大量的理论与试验研究工作，并已经在实际工程中得到了广泛的推广和应用。但在我国由于性能和价格两方面的问题，对其进行的研究仍然停留在实验室阶段。国内现在虽然已经配制出拉应变能力稳定超过2%的超高韧性纤维混凝土，但由于研究工作起步较晚，所以仍然有大量的研究工作急需开展。
三、工程应用
ECC相比于普通混凝土的价格要高很多，但是其超长的耐久性、高韧性以及多微裂缝等性能，使其在工程中经常应用在桥梁、大楼等主要结构，尤其在日本和美国等发达国家均已得到了广泛的应用。
（一）ECC在建筑结构中的应用
1.ECC是一种具有高韧性的延性混凝土，吸收能力强，因此ECC可以显著改善混凝土结构的抗震性能与抗剪性能，可用于抗震结构、抗冲击结构等工程结构中。于日本东京和横滨建筑物中均做了相关的应用。
2.ECC作为建筑物连梁
ECC材料较高的能量吸收能力使其用于抗震结构关键部位（梁、柱、墙），当地震发生时，其可作为一道地震防线来减小地震能，同时还能继续传递剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使联肢墙保持足够的刚度和强度。另外，ECC构件还可有效减小结构地震响应，提高结构的抗震能力，利于结构实现震后免修复。
3.ECC作为剪力墙
设置剪力墙可达到消减地震能的目的，进而保证结构整体性。
（二）ECC在桥梁结构及桥面中的应用
1.ECC作为桥梁连接板
桥面板之间通常留有伸缩缝，在伸缩缝处设置可伸缩的连接接头来连接各桥梁板。连接接头在各种荷载反复作用下易发生破坏，水和化学物质就能够延裂缝渗透到下层的桥梁板和结构梁中，导致严重的侵蚀破坏。使用连续型桥面连接板来代替连接接头是解决该难题的有效方法，连接板与相邻的桥面板形成无缝连接，可以避免渗漏对下层构件造成的破坏。
2.桥面板修补
美国密歇根州的一座公路桥梁的面板经过多年使用后已经损毁严重，工程人员于2002年对其进行了维修加固，工程中大量使用了ECC。该桥梁于2004年接受了检测，检测结果表明，经过两年的使用，经历了冬季恶劣环境条件下的多次冻融循环，ECC修复后的桥面板工作状况依然良好，产生的细小裂缝的宽度能很好地控制在30?m以下。与之形成鲜明对比的是，周围使用普通混凝土修复的桥面板发生了严重的劣化，裂缝宽度高达数毫米。
3.连接、修补、加固
ECC材料可用于边坡加固，水坝加固，路面连接板等。
4.应用于钢-ECC混合结构
日本北海道美原大桥的桥面板采用的是钢-ECC混合结构。
（三）ECC在其他工程中的应用
1.ECC作为飞机跑道、停机坪的应用
2.喷射ECC用于建筑物的修补和翻新工程
下图所示大坝已使用60年，混凝土表面严重受损，利用喷射ECC进行修补。
大坝的鸟瞰图和施工图
3.灌溉渠道表面修复
日本Shiga辖区内中心枢纽渠道采用ECC材料修复。
4.制作雕像
Martel tree的雕塑是法国Boluogne Billancourt市的象征，最早是在1930年由brothers Jean andNoelMartel用钢板设计的。由于锈蚀等原因，它又被重新设计使用ECC材料。
5.作为地铁站的吸音板
摩纳哥地铁站的隔音板采用ECC材料制作。
四、结束语
目前国内外对于ECC材料的研究均取得了一定的成果，但是由于ECC材料在经济方面造价相对较高，现在仅在日本等发达国家中得到了广泛的应用。虽然我国目前ECC材料还未大规模使用，但是基于ECC优良的性能，ECC材料在我国及其他发展中国家仍会有广阔的前景。
现在对于ECC材料的性能还未完全了解，仍需要通过大量的实验进行探究，另外还应从经济效益出发，利用材料的相关特性，尽量降低ECC材料的成本，达到技术与经济互惠的效果。
参考文献：
【1】俞家欢.超强韧性纤维混凝土的性能及应用
【2】丁一，陈小兵，李荣.ECC材料的进展与应用，2007
【3】陈文永，陈小兵，丁一.ECC高性能纤维增强水泥基材料及其应用
【4】郭平功，田砾，李晓东，赵铁军.PVA-ECC在工程维修中的应用，2006
【5】姚山，戴玲，马丽.工程用水泥基复合材料（ECC）的研究进展与工程，2010
【6】黄广华，朋改非.国内外设计型水泥基复合材料的研究进展与应用：综述第1部分：前言与理论研究
【7】田砾，许婷华，万晓梅，赵铁军.水泥基工程复合材料（ECC）的研究与应用
【8】LI Victor C.高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用，2007