混凝土结构以其优异的耐久性及耐火性,整体性能好以及成本低等优点,在世界范围内广泛使用。以混凝土为材料的构件可满足结构的受力性能及要求,但目前来说,仍旧存在以下缺点,例如,拉伸强度低,延展性差和耗能能力差等。国内外研究学者在改善混凝土性能方面做了大量的研究,其中一个能有效改善传统混凝土缺点的方法是使用可弯曲混凝土或者名为工程水泥基复合材料(简称ECC)。密歇根大学在研究工程水泥基复合材料方面具有突出的成果,ECC(工程水泥基复合材料)是由密歇根大学结构与材料工程学院Victor Li教授于1990年代提出的。本文通过与传统材料对比,试验研究使用玄武岩短切纤维的工程水泥基复合材料(ECC)材料的可行性。该研究表明需要开发一种具有应变硬化特性的新型FRC,也称为高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)。已经证明,这种材料可以基于微观力学性能设计,使其应变达到约为3%至5%,而普通混凝土的应变为0.01%。结果表明中等低纤维体积分数(<2%)复合材料,其显示出明显的应变硬化。本文介绍了目前国内外学者对玄武岩短切纤维工程水泥基复合材料(ECC)性能的研究现状。聚乙烯醇(PVA)和不同类型的纤维,并利用多种矿物掺合料,常用于改善纤维增强混凝土(FRC)在微机械原理下的应变行为。与工程水泥复合材料(ECC)的其他短切纤维相比,玄武岩纤维具有显著优势。玄武岩纤维作为一种绿色产品,具有优异的性能,如强度高,延性好,稳定性和耐热化学性能优异(良好的耐化学性,耐高温性,耐低温(冻融),耐高腐蚀性)。首先,通过试验研究不同参数对玄武岩短切纤维增强的工程水泥基复合材料的力学性能的影响,如固化天数,纤维含量,纤维长度和表面处理。并采用硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面处理,研究其对ECC混凝土的影响。其次,研究了不同参数下玄武岩纤维增强水泥基材料的压缩,弯曲和拉伸性能。参数变化包括使用具有不同长度(12和24mm)的短切纤维,以及不同的纤维含量0.50%,1.0%和2.0%的变化,综合评价了玄武岩纤维的增强效果。试验结果表明,短切纤维的加入会降低材料的抗压强度,但是,它可以明显地提高抗弯强度和抗拉强度。压缩性能试验共测试了130个(70.7mm×70.7mm×70.7mm)立方体试块,试块分别设置了两种不同的固化时间。浇筑104个棱柱体(40mm宽×40mm深×160mm长)以测试三点加载试验下弯曲强度(断裂模量)。另外,104个试样测试劈裂拉伸强度和直接拉伸强度。除此之外,还研究了分散束玄武岩纤维与水泥基体的界面结合强度。目的是研究束分散纤维和水泥基质之间的粘合界面强度,以证明使用玄武岩纤维可以实现高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)。界面粘合强度测试是获得复合材料的力学性能较为关键的一个性能指标,因为界面表征对于研究和实现复合材料的桥连性能具有重要意义。最后,开展了单分散束单面拔出试验研究界面强度。本研究的主要参数为水灰比,嵌入长度和添加矿物掺合料(粉煤灰),并研究了添加和不添加粉煤灰两种情况下的影响(水与水泥的比率和嵌入长度)。试验结果表明,添加粉煤灰等矿物掺合添加剂可以降低纤维与水泥基体之间的粘结。