聚乙烯纤维制备超高延性水泥基复合材料的试验研究

王义超¹，侯梦君¹，余江滔^1,2，徐世烺³，俞可权¹，张志刚⁴

1. 同济大学土木工程学院2. 上海市工程结构安全重点实验室3. 浙江大学建筑工程学院4. 重庆大学土木工程学院

摘 要：为进一步提升高性能水泥基复合材料的拉伸能力,研制了以短切超高分子量聚乙烯纤维作为增强材料,以水泥砂浆为基体的超高延性水泥基复合材料（Ultra-high ductility cementitious composites,UHDCC）。本研究通过直接拉伸、单轴抗压及三点弯曲梁试验研究了UHDCC的基本力学性能。直拉试验表明,UHDCC具有优异的应变硬化和多重裂缝开裂性能。在极限状态下,UHDCC的裂纹间距小于2mm,最大平均裂纹宽度小于200μm;材料的平均抗拉强度为7.28 MPa,峰值强度处的平均拉伸应变达到12%,最大拉伸应变达到13%以上,具有超高的拉伸延性。轴压试验表明,超过峰值强度后,UHDCC在80%和60%的抗压峰值强度处的应变分别约为2.8%和7.0%,说明材料具有强大的受压变形能力。材料的弯曲韧性指数I₁₀、I₃₀、I₅₀、I₆₀分别为10.1、33.1、54.4、65.6,表明UHDCC具有优异的弯曲变形能力。此外,三点弯曲缺口梁和单裂缝试验结果表明,UHDCC的超高延性源于聚乙烯纤维超高的裂缝桥接能力。

关键词：纤维混凝土;拉伸性能;弯曲韧性;应变硬化;超高延性水泥基复合材料;