工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)是一种在单轴拉伸试验下可得到超过3%极限拉伸应变的水泥基复合材料,被越来越多的本行业人士所认可,但由于成本高、强度增长慢等原因,而未能得到广泛的应用。我国陶瓷工业水平和产量的不断提高,陶瓷废料也日益增多,陶瓷废料的处理方式因此受到了广大研究学者的研究的重点关注。因ECC中使用了大量的粉煤灰等工业废料,进而引发了陶瓷废料能否用于ECC的思考。本文引入陶瓷废料和玄武岩纤维投入ECC的研究和制备工作当中,并通过立方体抗压试验、轴心抗压试验和单轴拉伸试验来探讨其基本力学性能。本文的主要工作如下:(1)本文通过粒径检测、微观检测和活性指数试验等手段,对陶瓷废料的粒径分布、微观形貌和火山灰活性进行了试验研究。活性指数试验的粉煤灰、陶粉、矿渣等矿物掺合料分别以30%、50%的比例替换水泥砂浆中的水泥,测试其7 d和28 d的抗折强度和抗压强度进而得到活性指数。研究表明:陶粉的早期活性不如粉煤灰,但后期活性指数增长速度比粉煤灰快,且陶粉的细度高于粉煤灰。(2)对标准养护和高温养护下含陶瓷废料的ECC基体进行了抗压性能试验,以及微观结构分析。通过试验数据和微观结构的分析对比,揭示了标准养护和高温养护对ECC基体的强度影响关系和微观结构变化。(3)通过立方体抗压试验、轴心抗压试验和单轴拉伸试验,对标准养护含陶瓷废料的混杂纤维ECC基本力学性能进行了研究,分析出陶瓷废料和玄武岩纤维对ECC基本力学性能的影响关系,并给出了陶瓷废料和玄武岩纤维合适的掺量建议。研究表明:随着陶粉掺量的增加,ECC基体的轴心抗压强度、受拉初裂强度、极限拉伸强度、受压和受拉弹性模量均得到了有效的提高,但极限受压和受拉应变有不同程度的降低。当陶粉掺量大于35%时,对ECC的综合提升效果与35%时相当,建议掺量不超过35%;陶砂掺量的增加提高了ECC的受压变形能力,对其抗压强度影响不大,陶砂对于ECC抗拉性能的影响是随着掺量的增加,出现先下降后提高的变化关系。随着PVA纤维的减少和玄武岩纤维的增加,ECC的立方体抗压强度分别降低了2.1%和10.6%,各组ECC的初裂抗拉强度均得到了较大的提高,而当PVA纤维减小到体积掺量的1%时,ECC很难发挥出良好的应变硬化特征。(4)对比分析了高温养护和标准养护条件,ECC的立方体抗压强度、轴心抗压性能、单轴拉伸性能和收缩变形性能,得到不同养护温度和时间的ECC力学性能变化关系,给出了最佳的养护温度和时间。试验发现:ECC在高温养护3 d时的抗压强度比标准养护28 d的略高,而高温养护时间增加到7 d时,ECC的抗压和抗拉性能并没有多少变化。50℃养护的ECC比70℃时的更具有稳定性。(5)对P0-B1、P1-B1和P1S1-B1三组配合比的ECC进行了高温养护条件和标准养护下的收缩变形测试,试验结果发现,高温养护和陶粉的加入能有效的降低ECC在自然干燥条件下的收缩变形,P0-B1组、P1-B1组和P1S1-B1组的收缩变形测试结果基本都显示出:标准养护条件下,ECC的收缩变形值增长速度和大小都高于高温养护。当龄期逐渐增加,P0-B1组和P1S1-B1组的收缩变形值变化一致。由于陶粉和陶砂共同作用时,ECC的内部孔隙率较小,P1S1-B1组在高温养护条件下的收缩变形也最小。