高性能水泥基复合材料的压剪性能和破坏准则

来源：复合材料学报杂志2022年第11期北京时间：

作者：谢发祥, 韩旭, 蔡定鹏, 陈徐东,

摘要：高性能水泥基复合材料 (High-performance cement based composite，HPCC)是建筑领域的一种前沿性材料，其强度高、韧性强，具有很好的应用前景。高强度钢纤维通常以适当的混合比例加入HPCC中。设计并浇筑了4种不同钢纤维体积分数(0.0vol%、0.5vol%、1.0vol%、2.0vol%)的HPCC，对不同纤维含量的试件的压剪复合性能进行了深入研究。通过试验首先给出了HPCC复合应力作用下基于莫尔-库仑的压剪强度模型。研究结果表明，纤维掺量对HPCC的压剪界面摩擦系数影响较小，其平均值为2.8826，不同纤维掺入量的HPCC的摩擦系数与均值相比的差异在–1.44%~8.51%之间；黏聚力则与钢纤维体积掺量呈二次抛物线关系。而HPCC压剪位移峰值与钢纤维掺入量之间呈现先增加后减小的现象。其次，对HPCC破坏界面进行SEM形貌分析，研究钢纤维影响HPCC基体的微观机制，从SEM形态出发解释了材料压剪强度和位移变化的微观机制。最后，结合试验结果和已有文献研究，提出了基于Ottosen模型的HPCC破坏准则，并给出了具体的拟合参数，表明HPCC八面体剪应力高于普通混凝土材料。试验数据与理论分析结果吻合较好，能够反映HPCC的破坏包络面特征。

关键词：高性能水泥基复合材料(HPCC), 压剪性能, 微观机制, 破坏准则, 纤维强化混凝土,