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美国密歇根大学的V.C.Li教授等人根据微观力学及断裂力学基本原理,首次设计出了一种超高性能纤维增强水泥基材料ECC(Engineered Cementitious Composites),也有学者将其称为应变硬化水泥基复合材料SHCC(Strain Hardening Cementitious Composites)。ECC在性能方面的优势使其在土木工程领域里拥有广阔的发展空间,但其仍以硅酸盐系列的水泥制备基材,和其他传统硅酸盐水泥基材料制品一样,面临着很多资源和环境问题。工程地质聚合物复合材料EGC(Engineered Geopolymer Composites),不仅同ECC具有相似的力学性能,而且其胶凝材料来源于工业废渣,是一种绿色环保的建筑材料。由于EGC出现较晚,现阶段,对EGC的研究还有很大空间。本课题基于ECC的制备方法,结合地质聚合物制备技术,制备了高延性的EGC材料,其拉伸性能是普通砂浆和地质聚合物砂浆的几十倍。除此之外,本课题还对EGC的断裂性能和纤维拔出性能进行了分析。主要的内容如下:(1)通过抗压试验、弯曲试验和拉伸试验对试件进行了基本力学性能测试,结果表明,与地质聚合物基材相比,EGC的拉伸性能及弯曲性能均有极大提升。(2)通过缺口梁三点弯曲试验得到了不同配合比试件的断裂能,通过纳米压痕试验得到了微观断裂能及弹性模量。研究发现,本试验中EGC断裂能是地聚物基材的50-100倍。纳米压痕的试验结果与宏观试验得到的结果表现出相似的规律。(3)通过缺口梁三点弯曲试验还分析了其断裂韧度。EGC明显区别于地聚物基材的是EGC的失稳断裂韧度比起裂断裂韧度高很多。EGC在开始不稳定开裂前经历了明显的稳定扩展变形,此过程中裂纹长度不断扩展。(4)通过单丝拔出试验,对纤维的桥连能力进行了测试,并计算了其相关参数。结果表明,EGC基体与纤维的化学粘结力和界面摩擦力均随着养护温度增加而增加,矿渣粉有利于增强纤维/基体的界面性能,但过高的界面性能在一定程度上不利于纤维桥连作用的充分发挥。