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玻璃纤维增强水泥(Glass fiber Reinforced Cement,简称GRC)自问世以来,就凭借其优异的性能在土木、市政、水利和园林等领域快速应用。GRC外墙按围护结构设计,应具有足够的承载力、抗裂性能、刚度、稳定性和相对于主体结构的位移能力。GRC构件平面板在设计过程中内部或表面有微裂缝缺陷,在自重、风荷载等组合荷载作用下沿裂缝发生开裂破坏,因此研究GRC的断裂性能很有必要。本文从断裂韧度、弯曲断裂能、冲击断裂能方面,结合改进的双K断裂模型来分析机喷GRC的断裂韧性。探究了试件尺寸、纤维掺量、硅灰掺量、成型方式和加速老化对GRC的断裂韧度、弯曲断裂能、冲击断裂能等的影响。主要研究成果如下:(1)GRC的断裂韧性随着试件尺寸的变化而变化,试件厚度为25mm时的GRC试件其韧性明显优于其他厚度的试件。GRC起裂韧度和失稳韧度均随试件厚度的增加先增大后减小。试件厚度不变,缝高比增大时,起裂韧度和临界等效裂缝的扩展长度变化不大,而失稳韧度呈增长趋势;无预制裂缝四点弯曲和预制裂缝三点弯曲试验均表明,GRC的断裂能随试件厚度的增加先增大后减小,试件厚度为15mm(对于三点弯曲GRC试件,该厚度是指去除预制裂缝长度后的剩余厚度)左右时达到峰值。(2)玻璃纤维掺量不大于6%时,断裂韧度、断裂能和损伤变量分析均表明,GRC断裂韧性随着玻璃纤维掺量的增加而提高。起裂韧度和失稳韧度随玻璃纤维掺量的增加逐渐增加。纤维掺量从0增加至3%,起裂韧度从0.423MPa.m1/2增加至1.268MPa.m1/2,增幅为199.6%;当从3%增加至6%时,起裂韧度增加至1.360MPa.m1/2,增幅仅为7.3%,说明玻璃纤维掺量大于3%时起裂韧度增长的幅度下降。预制裂缝三点弯曲和无预制裂缝四点弯曲GRC的断裂能变化规律相同,均随玻璃纤维掺量的增加而增加。掺量从0增至6%时,三点弯曲断裂能从139.3J/m~2增加至11003.8J/m~2,断裂能增长79倍。然而,随硅灰掺量的增加,GRC断裂能降低,四点弯曲试件延性指数大于三点弯曲试件延性指数。(3)机喷成型GRC断裂韧性优于预混成型GRC,纤维掺量越高,机喷成型GRC断裂韧性的优势越明显。机喷成型GRC起裂韧度和失稳韧度随玻璃纤维掺量的增加逐渐增大,玻璃纤维掺量大于3%时,起裂韧度增长幅度下降。预混成型GRC起裂韧度随玻璃纤维掺量的增加先增加后减小,失稳韧度随玻璃纤维掺量的增加逐渐增加。机喷成型GRC断裂能随玻璃纤维的增加而增加。机喷成型与预混成型断裂能差值随玻璃纤维掺量的增加而增加,在玻璃纤维掺量为4.5%时,机喷成型四点弯曲试件和三点弯曲试件的断裂能均为预混成型的2.8倍左右。(4)机喷成型条件下,随玻璃纤维掺量的增加,无预制裂缝四点弯曲试件韧性要优于预制裂缝三点弯曲试件,三点弯曲断裂能与四点弯曲断裂能大致相同,但四点弯曲试件的延性指数高于三点弯曲。预混成型条件下,玻璃纤维掺量从3%增加至4.5%时,四点弯曲试件断裂能增长速度减小,增长幅度为17.2%,三点弯曲GRC的断裂能有所下降,下降幅度为7.6%。当75%≤P/Pmax≤100%时,随玻璃纤维掺量的增加,四点弯曲和三点弯曲损伤变量先减小后增加。四点弯曲损伤变量增长速度大于三点弯曲损伤变量,在P/Pmax=100%时出现明显拐点,而三点弯曲损伤变量全阶段增长较为平缓。(5)玻璃纤维掺量不大于6%时,机喷GRC的冲击断裂能和弯曲断裂能均随玻璃纤维掺量的增加而增加,并且冲击断裂能大于弯曲断裂能,冲击断裂能的增长幅度大于弯曲断裂能的增长幅度。(6)起裂韧度、失稳韧度和断裂能均随加速老化龄期的增加而大幅下降。当老化龄期继续增加至9d时,起裂韧度下降为0.757MPa.m1/2,仅为未加速老化GRC试件的67.1%;失稳韧度为2.328 MPa.m1/2,仅为未加速老化GRC试件的28.3%。冲击断裂能与弯曲断裂能随龄期变化趋势相同,且不同老化龄期下,弯曲断裂能与冲击断裂能的差值为冲击断裂能的51.8%~84.2%。