Triaxial Compressive Strength and Deformation Characteristics of Engineered Cementitious Composites

MA Chao; GUO Qingyue; WANG Guosheng; LU Dechun; LIAO Weizhang

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240717001

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Triaxial Compressive Strength and Deformation Characteristics of Engineered Cementitious Composites

更新时间：2025-07-07

- Triaxial Compressive Strength and Deformation Characteristics of Engineered Cementitious Composites
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 3, Pages: 513-521(2025)
- 作者机构：
  
  1.北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 102616
  2.北京工业大学城市建设学部，北京 100124
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240717001
  CLC： TU528
- Received：17 July 2024，
  
  Revised：2024-09-06，
  
  Published：28 June 2025
- 稿件说明：
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马超,郭青玥,王国盛等.工程水泥基复合材料三轴压缩强度与变形特性[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):513-521.

MA Chao,GUO Qingyue,WANG Guosheng,et al.Triaxial Compressive Strength and Deformation Characteristics of Engineered Cementitious Composites[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):513-521.
马超,郭青玥,王国盛等.工程水泥基复合材料三轴压缩强度与变形特性[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):513-521. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240717001.

MA Chao,GUO Qingyue,WANG Guosheng,et al.Triaxial Compressive Strength and Deformation Characteristics of Engineered Cementitious Composites[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):513-521. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240717001.

摘要

工程水泥基复合材料（Engineered Cement Composite，ECC）因其良好的抗拉和抗裂性能在混凝土结构中得到了广泛应用，实际工程中ECC常处于复杂应力状态下工作。为研究ECC在复杂应力状态下的力学特性，设计并开展了ECC的常规三轴压缩与劈裂拉伸试验，探究了纤维掺量、围压对ECC的压缩强度与变形的影响规律，以及纤维掺量对其劈拉强度的影响规律，从材料黏聚强度与摩擦强度发挥机制的角度，阐释了纤维掺量对ECC强度与变形的影响机制。试验结果表明：随着纤维掺量的增加，ECC的黏聚强度增大，表现为劈拉强度逐渐增大，但其内摩擦角随纤维掺量增加呈减小趋势，导致其三轴压缩强度也呈减小趋势；随着纤维掺量的增加，ECC的延性逐渐增大，在三轴压缩条件下的变形行为由剪缩/剪胀型转变为剪缩型。基于试验结果构建了ECC的强度面，研究成果对建立复杂应力条件下ECC本构模型与ECC结构设计具有重要的理论意义。

Abstract

Engineered Cementitious Composites (ECC) have been widely applied in concrete structures due to their excellent tensile strength and crack resistance. In practical engineering

ECC often operates under complex stress states. To investigate the mechanical properties of ECC under complex stress states

conventional triaxial compression and splitting tensile tests were designed and conducted. The study explored the influence patterns of fiber content and confining pressure on the compressive strength and deformation characteristics of ECC

as well as the influence of fiber content on its splitting tensile strength. The influence mechanisms of fiber content on ECC strength and deformation were explained from the perspective of the mechanisms of material cohesive and frictional strength. The experimental results showed that as fiber content increased

the cohesive strength of ECC increased

as evidenced by a gradual rise in splitting tensile strength. However

the internal friction angle showed a decreasing trend with increasing fiber content

leading to a reduction in triaxial compressive strength. Moreover

ECC exhibited enhanced ductility with increasing fiber content. The deformation behavior under triaxial compression transitioned from shear shrinkage/dilation mode to shear shrinkage mode. Based on the experimental results

the strength envelope of ECC was established. The research findings provide important theoretical support for establishing constitutive models and structural design of ECC under complex stress states.

关键词

Keywords

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