摘要：现代社会的整体进步推动着我国土木工程行业的快速发展，城镇化进程的不断深入对建筑材料的质量和性能提出了更高的要求。ECC作为一种具有较强抗压、抗拉伸性能的复合材料，与混凝土叠合使用时可以大大提高混凝土的耐久性。而ECC与混凝土界面的黏结性能是影响ECC与混凝土叠合使用效果的关键因素，因此，本文从劈拉、抗剪、抗折以及断裂性能等方面分析ECC与混凝土界面的黏结性能，希望为提高ECC与混凝土叠合使用的效果提供理论参考。
关键词：ECC；混凝土；界面黏结性能；
引言
城市化的进程加大了道路、桥梁、建筑等的建设需求，混凝土成为现代社会需求量最大、应用范围最广的建筑材料之一。但普通的混凝土一般会有较严重的抗拉性能差、脆性较强以及抗裂性能较低的缺点，难以满足现代工程建设对高性能建筑材料的需求。而在混凝土中添加ECC则可以大大改善这些缺点，提高建筑材料的整体性能。当ECC与混凝土混合使用时，两者接触界面的黏结性能会影响其混合使用效果，因此，研究ECC与混凝土的界面黏结性能对提升两者混合使用效果具有重要理论指导意义。
一、工程用水泥基复合材料（ECC）概述
（1）工程用水泥基复合材料（ECC）简介
ECC是工程用水泥基复合材料的简称，它是在水泥、水、砂石等的基础上，掺入纤维、增稠剂以及矿物掺合料等组成的新型工程用水泥基复合材料。通常情况下，掺入的纤维为短纤维，且掺入量一般不超过复合材料总量的2.5%，主要起到改善水泥复合材料使用性能的作用。目前已有许多比较成熟的研究资料表明，工程用水泥基复合材料（ECC）不管是在抗侵蚀性、耐磨性和抗冲击性方面，还是在结构的延伸性和耗能能力方面都比普通混凝土强，在土木工程项目建设中具有巨大的应用价值。
（2）工程用水泥基复合材料（ECC）特点
工程用水泥基复合材料（ECC）是依据断裂力学、微观物理力学以及统计学等学科的原理优化设计得到的新型复合材料，应变硬化是该复合材料硬化后最明显的特征，概括起来主要表现在以下两个方面：
首先，工程用水泥基复合材料（ECC）的应变硬化与金属材料的时效硬化和冷拉强化有很大差别，该复合材料的应变硬化一般会由于材料的拉伸作用产生许多裂缝，当硬化外力消除后，这些已经产生的裂缝会逐渐愈合消失，这可以看做是一种通过积累损伤达到增强材料强度目的的过程。
其次，工程用水泥基复合材料（ECC）中掺入的纤维能够在有裂缝的情况下产生比普通纤维混凝土较大的承载能力，并且在复合材料裂缝增大的情况下，通过纤维从材料基体中拔出来释放一定的荷载，而普通的纤维混凝土在材料断裂时，其中的纤维往往会被拉断，导致其荷载急剧下降。
另外，ECC具有较高的极限拉应变能力，由于该复合材料中掺入了一定量的纤维、粉煤灰、硅灰和减水剂，因而还具有较显著的多缝开裂特征，这种特点对增强材料的断裂韧性等性能十分有利。
目前，聚乙烯醇纤维（PVA）是ECC生产中最常掺入的短纤维。一般来说，PVA纤维价格比较高，导致当前ECC的市场价格相比较混凝土而言要高出很多，所以，通常情况下，ECC是与混凝土混合使用，或者是在一些需要特别加固的工程建设中使用。ECC与混凝土混合使用时，其混合后材料的使用性能受两者界面黏结性能好坏的影响，有时甚至决定着两者叠合使用的效果。
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二、ECC与混凝土的界面黏结性能分析
ECC与混凝土的界面黏结性能是影响ECC与混凝土协同效果的关键因素，关系到建筑复合材料结构的耐久性和安全性，因此，分析ECC与混凝土界面黏结性能的影响因素是提升ECC与混凝土叠合使用效果的重要研究内容。本文从以下四个方面对两者间界面黏结性能进行分析。
（1）ECC与混凝土的界面劈拉性能
劈拉强度是ECC与混凝土界面黏结性能的基本力学指标之一，其强度大小受多种因素的影响，例如混凝土本身的强度情况、ECC中砂浆的比例及强度等级以及ECC中掺入的界面剂种类，甚至是两者界面的粗糙程度及干湿状态等等都会影响ECC与混凝土的界面劈拉性能。其中，混凝土和砂浆的强度等级对劈拉强度的影响均呈现出正相关的线性关系，但前者影响不显著，后者影响显著。而不同类型的界面剂对界面劈拉强度的提升程度是不同的，需要根据实际情况选择合适的界面剂。
（2）ECC与混凝土的界面抗剪性能
ECC与混凝土的界面抗剪性能可以有效的反应出界面黏结性能，并在一定程度上影响ECC对混凝土性能的改善情况。界面的抗剪性能是指ECC与混凝土这两种材料叠合时其界面处所能承受的最大剪断强度，其数值反映的是剪切面上的切向应力的大小。与劈拉性能比较相似，抗剪性能也受到混凝土强度等级、界面粗糙程度、界面剂种类等多种因素的影响。当混凝土的强度等级增大时，在其它条件不变的情况下，界面抗剪性能会随之增强；在一定范围内，界面粗糙程度增加时，其它条件保持不变，两者的界面抗剪性能也会随之增强。
（3）ECC与混凝土的界面抗折性能
抗折性能是指ECC与混凝土混合后形成的复合材料对弯拉应力的承受能力，在ECC与混凝土界面的黏结性能中占据重要地位。一般来说，抗折性能的好坏会间接影响劈拉强度和抗剪强度的大小，因此可以推断出，影响劈拉强度和抗剪强度的各种因素同样会影响界面的抗折性能。通常情况下，混凝土与ECC界面的粗糙程度越大，界面的抗折性能越好，但如果界面过于粗糙则会对抗折性能造成负面影响。
（4）ECC与混凝土的界面断裂性能
由于ECC与混凝土的界面上不可避免的会存在一些微小裂缝，对复合材料结构的安全性和耐久性产生一定影响，因而一些学者提出了界面断裂性能的指标。断裂性能反映的是复合材料的的韧度，体现了ECC与混凝土界面处抵抗裂缝扩大的能力。界面粗糙程度对其断裂性能具有显著影响，一般来说，界面越粗糙，断裂性能越差。
三、结语
ECC在混凝土中的应用可以有效提高混凝土的使用性能，随着混凝土的应用范围不断扩大，ECC在混凝土中的应用也将更加普遍。要确保ECC与混凝土混合后的使用效果就必须提高ECC与混凝土界面的各种黏结性能，但ECC与混凝土界面的黏结性能会受到来自多方面的不同种因素的影响，只有采取一定措施，比如添加具有特殊作用的界面处理剂对两者间的界面进行处理，才能有效提升界面黏结性能，增加混合后混凝土的耐久性及其建筑结构的安全性。
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作者简介：
艾润东，1997年11月10日，男，汉，湖北省宜昌市人；职称：学生；单位：郑州大学土木工程学院；专业：土木工程
论文作者:艾润东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/29
标签：混凝土论文; 性能论文; 界面论文; 复合材料论文; 强度论文; 叠合论文; 用水论文; 《基层建设》2019年第5期论文;