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基体流变特性对工程水泥基复合材料性能的影响
Effect of Matrix Rheological Properties on the Properties of Engineering Cement - based Composites
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褚少辉1 ,  谷    峪2  ,  于海洋2 , 3 ,      4

 

( 1 .  河北省建筑工程质量检测中心有限公司 ,雄安 071800 ;  2.  河北省建筑科学研究院有限公司,

石家庄 050227 ;  3 .  河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室 ,石家庄 050227 ;

4.  沧州黄骅港航务工程有限公司 ,沧州 061113)

摘   要 :工程水泥基复合材料  (Engineered Cementitious Composites ,  ECC)   的拉伸应变硬化性能高度依赖于纤维的均匀分散 ,而基体流变特性是调控纤维分布的关键因素。通过调控水胶比 、减水剂与增稠剂掺量 ,结合流变测试 、流动度试验及单轴拉伸试验 ,系统探究了 ECC 基体流变特性与宏观力学性能的关联机制。结果表明:基体流变行为符合 Modified Bingham  (M- B)  模型 ,其剪切变稀特性可抑制纤维团聚 ;流动指标与塑性黏度呈显著线性负相关 ,验证了流动度试验评价流变参数的可行性。当塑性黏度为 2. 5 Pa ·s 时 ,ECC 拉伸应变硬化性能最优 ,极限应变达 3 . 08% ,  初裂强度与极限强度分别为 3 . 50 MPa 和 4. 76 MPa。通过调控基体流变参数可实现纤维均匀分散与界面应力有效传递 ,为 ECC 材料性能优化提供了定量化设计依据。

关键词:工程水泥基复合材料 ;塑性黏度 ;流动指标 ;拉伸应变硬化

中图分类号:TU528          

 文献标志码:A           

文章编号: 1005- 8249   (2025)  04- 0019- 06

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .04.004

CHU Shaohui 1  ,  GU Yu2 ,  YU Haiyang2 , 3 ,   CAO Ming4

( 1 . Hebei Construction Engineering Quality Inspection Center Co . , Ltd. , Xiong ’an 071800 , China;

2. Hebei Academy of Building Research , Shijiazhuang 050227 , China; 3 . Hebei Province Science and Technology Key Laboratory of Solid Waste for Building Materials , Shijiazhuang 050227 , China;

4. Cangzhou Huanghua Port Shipping Engineering Co . , Ltd. , Cangzhou 061113 , China)

Abstract : The tensile strain - hardening behavior of Engineered Cementitious Composites ( ECC) is highly dependent on the uniform dispersion of fibers , with the rheological properties of the matrix serving as a key factor governing fiber distribution. By adjusting the water - to - binder ratio , superplasticizer dosage , and thickener content , and combining rheological testing , flowability measurements , and uniaxial tensile tests , this study systematically investigates the correlation mechanism between the rheological properties of the ECC matrix and its macroscopic mechanical performance . The results indicate that the matrix rheological behavior conforms to the Modified Bingham (M - B) model , and its shear - thinning characteristics effectively inhibit fiber agglomeration. A significant linear negative correlation exists between flowability indicators and plastic viscosity , validating the feasibility of using flowability tests to evaluate rheological parameters . Optimal tensile strain - hardening performance was achieved at a plastic viscosity of 2. 5 Pa s , yielding an ultimate strain of 3 . 08% , with first - crack strength and ultimate strength reaching 3 . 50 MPa and 4. 76 MPa , respectively. Regulating matrix rheological parameters enables uniform fiber dispersion and effective interfacial stress transfer , providing a quantitative design basis for optimizing ECC material performance .

Key words : engineered cementitious composites; plastic viscosity; flow indicators; tensile strain hardening

基金项目: 中央引导地方科技发展资金项目  (246Z3806G) ;石家庄市后补助奖励专项资金项目  (246790147H) ;石家庄市科技创

新团队项目  (248790156A) 。

作者简介:褚少辉  (1985—) ,  男 ,硕士 ,教授级高级工程师 ,研究方向: 土木工程。

通信作者: 曹   明  (1988—) ,  男 ,本科 ,高级工程师 ,研究方向:建筑施工。

收稿日期:2023 - 06 - 30