高延性混凝土ECC的抗压性能,主要是抗压强度,可参考ASTMC39[32]和C[33]标准,釆用圆柱体和立方体试件(类似于混凝土和FRC)进行测试。尽管这两个标准中规定了釆用应力控制加载速率以便测定材料峰值强度,但是这些应力控制加载速率通常被转换成等效应变/位移加载速率(通过材料的弹性模量进行转换)来确定ECC在单轴受压下的全应力-应变曲线。
不同用途的ECC具有不同的抗压强度。用于防火和非结构性修补的ECC抗压强度较低,为MPa;很多结构中应用的典型ECC强度为MPa(弹性模量为GPa);在特殊领域如抗冲击和抗爆炸中应用的超高强ECC抗压强度则高达MPa(弹性模量为50GPa)=迄今制备出的ECC最高抗压强度可达MPa,拉伸应变能力超过3%[34]=尽管在4.3.2节中提到ECC拉伸性能有很大的离散性,但已有文献报道,同一批次ECC的抗压强度的变异系数低于5%,很少会超过10%
ECC在受压荷载下的典型应力-应变曲线如图4.21所示。对于普通强度ECC,峰值前直到曲线的40%50%应力处,应力和应变关系是线弹性的。超高强ECC应力-应变关系曲线距峰值应力80%之前是线性的,这与类似强度的VHSC和UHPC本构关系曲线特点相似。在达到近似理想的线弹性阶段之后,ECC的应力-应变曲线呈现出非线性和非弹性的特征,同时,几乎平行且间距较小的垂直裂缝形成。由于ECC中纤维桥联作用,这些裂缝是稳定的,导致曲线在接近峰值前表现出更明显的延性特征,并不会出现像在混凝土和FRC中观察到的典型的尖锐峰。
过了峰值之后,由于多条微裂缝的汇聚贯穿而导致基体中出现轴向劈裂。然而,峰值后的曲线并没有降为0而是到达一个残余应力值,这主要是垂直劈裂裂缝通过具有桥联作用的纤维来分担了拉应力的结果。如图4.21展示的试验,曲线下降段的残余应力几乎是普通和超高强ECC峰值荷载的一半。之后,在继续增加的压缩位移下,竖直裂缝继续扩展导致纤维桥联应力的降低,从而导致压应力降低。圆柱体试件持续受到压缩,截面直径增大,但未发生解体,如图4.22所示。总之,由于在压缩荷载作用下有效的稳态裂缝和纤维桥联作用,ECC在整个加载过程中表现出极高的延性。
ECC的抗压延性与混凝土在压缩荷载下的脆性行为形成鲜明对比。混凝土的抗压应力-应变曲线在峰值前模拟为抛物线[37],在峰值后表现为陡峭的线性衰变。ACI建筑规范假设可用于设计目的的混凝土最大压应变为0.3%o由于没有纤维的桥联作用,混凝土的应力-应变曲线没有表现出ECC应力-应变曲线的残余段,而且混凝土应力达到0.3%后表现为灾难性破坏。在钢筋混凝土结构设计中,考虑到可能会导致结构构件尺寸的不必要增加,超筋截面是不允许的。另外,ECC抗压性能曲线峰值后的性能呈现出延性,而且在超过0.3%应变之后还呈现出明显的残余强度,这就为使用ECC设计较小尺寸截面提供了可能。在峰值荷载处的ECC压应变为0.25%0.6%(主要取决于抗压强度和纤维/基体黏结性能),直至压应变达到1%之前,ECC均具有明显的残余承载力。