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高韧性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites,简称ECC）相对于普通混凝土材料具有较高的极限拉伸应变,是一种具有高韧性和优异能量吸收性能的纤维增强水泥基复合材料,可以有效解决混凝土基础设施的开裂问题。对于建筑材料有防渗要求的水利水电和地下工程结构而言,水泥基材料的韧性和防渗性能同时影响此类结构的耐久性,其中极限拉伸应变和渗透系数通常是标定材料韧性和防渗性能的重要指标。然而目前针对ECC的研究大多针对其拉伸韧性,同时针对韧性和防渗性能的研究较少。因此本研究在极限拉伸应变可达到3.8%-6.7%的高韧性ECC配合比范围（W/B为0.35～0.42;S/B为0.25～0.3;F/B约为0.02）基础上,运用样本统计、均匀试验设计以及非参数和参数回归分析,得到了既具有较高韧性且防渗性能达到水工结构要求的防渗型ECC配合比范围（W/B为0.23～0.26,S/B为0.22～0.36,F/B为0.2）。在此范围内随机抽样三组配合比,通过轴心抗拉试验和防渗试验进行防渗型ECC配合比范围验证。试验结果表明,三组防渗型ECC极限拉伸应变均达到3%以上,是普通混凝土极限拉伸应变（0.01%）的300倍;渗透系数均低于2.61×10-13m/s,达到水工要求的抗渗等级P8(渗透系数2.61×10-11m/s),验证了本研究提出的防渗型ECC配合比范围的适用性。其中,验证配合比中性能较优的一组的抗压强度高于30MPa,极限抗压应变达到11%以上,达到普通混凝土极限抗压应变（0.33%）的30倍以上;抗拉强度高于3MPa,极限拉伸应变达到3%以上,断裂能在2800N/m以上是同一强度等级普通混凝土断裂能（200～300 N/m）的10倍。根据试验数据,采用分段形式对实测应力-应变曲线进行数据拟合,提出单轴抗压应力-应变经验模型,该经验模型基于边长为150 mm的立方体试块,适用于强度约30 MPa、极限抗压应变约11%的防渗型ECC;根据哑铃型薄板试块（测试段50mm）抗拉应力-应变曲线的线弹性阶段、应变-硬化阶段和应变-软化阶段的特征及根据试验测量得到的第一模态断裂能,提出单轴抗拉应力-应变经验模型,该经验模型适用于抗拉强度约3MPa、极限拉伸应变为3%的防渗型ECC。由于ECC常应用于对现有混凝土结构的加固和修复中,界面防渗性能是保证加固结构防渗和耐久性能的重要因素;而界面粘结性能是保证两种材料共同受力变形的前提。因此本文采用相对渗透系数法、劈裂抗拉和双面直剪试验,分别开展不同ECC-混凝土界面防渗、抗拉和剪切性能研究。分析了不同界面形式、界面剂、养护时间和界面粗糙度对界面防渗及劈裂抗拉强度的影响。其中,界面形式包括:不处理平界面（P）,刷毛平界面（S）和W型界面（W）;界面剂含:水泥净浆（J）,水泥膨胀浆（U）和环氧树脂界面剂（H）;养护时间分别为14d和28d;界面粗糙度分为灌砂深度2～3mm和0.5～1mm。试验结果表明:在同一界面剂下,刷毛平界面的防渗和抗拉性能最好,界面渗透系数平均能达到1.7×10-12m/s,界面抗拉强度平均能达到1.73 MPa;在同一界面形式下应用不同界面剂,膨胀水泥浆处理的界面防渗性能最好,平均达到1.69×10-12m/s,而环氧树脂处理的界面劈裂抗拉强度最大,平均达到1.71 MPa;刷毛平界面-水泥膨胀浆（S-U）复合试件在养护时间为28d时相比14d,防渗性能提高75%,劈裂抗拉强度增大35%;界面粗糙度越高,界面防渗和抗拉性能越强,ECC-混凝土界面灌砂深度为2～3mm的防渗性能是0.5～1mm时界面防渗性能的5.7倍,前者的劈裂抗拉强度比后者高37%。根据不同界面处理方式下界面防渗及劈裂抗拉强度试验结果比较,进行界面处理方式优选后完成了双面剪切试验。采用剪切强度和剪切滑移评价了S-U复合试件在养护时间为28d和粗糙度为灌砂深度2～3mm时ECC-混凝土界面剪切性能,并与不处理平界面下的ECC-混凝土界面进行对比,评价了优选界面形式对界面剪切性能的影响;同时与相同界面处理方式下的混凝土-混凝土界面进行对比,比较了防渗型ECC作为加固材料相较于混凝土对加固界面剪切性能的影响。试验结果表明:S-U复合试件在养护时间为28d和粗糙度为灌砂深度2～3mm时ECC-混凝土界面剪切强度平均达到3.69MPa;加载过程中,界面剪切峰值应力对应的滑移量平均值达到0.4mm。优选的界面形式S-U能够有效提高界面的剪切性能,28d时相较于P-U复合试件ECC-混凝土界面的平均剪切强度提高了141%,界面剪切峰值应力对应的滑移量平均值增加了43.1%;防渗型ECC-混凝土的界面剪切性能明显优于相同界面处理方式下混凝土-混凝土界面的剪切性能,平均剪切强度提高了1倍,界面剪切峰值应力对应的滑移量平均值提高了75.9%。根据ECC-混凝土界面剪切试验荷载-滑移数据特征,运用Matlab数据拟合了防渗型ECC与C25普通混凝土界面的指数型荷载-滑移经验模型,并给出了界面剪切断裂能。