ECC的抗压性能,主要是抗压强度,可参考ASTM C39 [32]和C109 [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10〜30MPa;很多结构中应用的典型ECC强度为40〜70MPa (弹 性模量为18〜20GPa);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150MPa (弹性模量为50GPa)=迄今制备出的ECC最高抗压强度可达 205MPa,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。 ACI318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。