1. 研究目的与意义
近年来，有不少专家学者通过纤维增强、聚合物改性等手段致力于提高水泥混凝土的抗弯拉强度，改善混凝土的脆性，取得了一定的成果。
但应用于工程的传统纤维水泥基复合材料的抵抗拉应变的能力仍然普遍不高，且目前的研究成果中，取得高断裂韧性的手段，主要是采用高的纤维掺量，但采用高的纤维掺量的同时，一方面增加了成本，另一方面，必然影响水泥基复合材料的流动性，影响其施工性能，因而给施工照成极大的不便，使这些研究成果在工程中难以推广应用。
进一步有效的提高水泥基复合材料的抗弯拉性能，并对其功能进行开发和应用，将扩大水泥基复合材料在现代工程中的应用范围以及满足特殊工程材料的性能需求，这是国家乃至世界急需解决的重大难题，也是影响世界可持续发展的重要方面，可以说这也是传统水泥基材料的革命，这就要求在水泥基复合材料的设计和制备方面，产生新的设计理念，提出新的设计方法，制备出具备高延性、高耐久性且可持续发展的新型水泥基复合材料。
2. 国内外研究现状分析
国内王德松等以聚乙烯醇纤维、维尼纶纤维为增强纤维，研究了水化时间、养护方式和纤维对水泥石力学性能的影响，发现高强高弹纤维的增强增韧效果优于较低强度模量的纤维；张向东等对高强维尼纶纤维混凝士的力学性质试验研究表明，抗拉强度、抗弯强度和韧性比素混凝土有明显提高，而抗压强度会略有降低，该材料适用于软岩地下工程的支护：姜清波等对高强高弹维纶纤维混凝土的抗弯性能实验研究表明，抗弯强度降低，消能作用提高，孔隙众多，文章指出材料的密实性是提高强度的关键：周国泰等对典型高强高弹PVA纤维的PVA／芳纶混杂复合防弹靶板抗冲击性能的分析测定表明，PVA纤维具有较强的吸收冲击能量能力；邵晓芸对高强高弹PVA纤维增强混凝土梁、板进行了具体的试验研究，从结构研究角度指出总体上初裂荷载随纤维含量的增加而提高，PVA纤维使钢筋混凝土梁极限荷载比普通混凝土梁大幅提高，增幅可达25％，裂缝的开展状况也偏向延性，出现较多的细小裂缝。但作者未对其结果进行微观结构观测，对其韧性也没有进行详细说明。
纤维增强水泥混凝土自20世纪40年代发明以来，各种不同的纤维增强复合材料在世界范围内得到了越来越广泛的应用。1963年，美国Romualdi首次发表了纤维阻裂机理，促进了钢纤维混凝土的开发和应用。20世纪60年代中期，美国Goldfein进行了尼龙、聚丙烯与聚乙烯等合成纤维增强水泥砂浆的探索性研究，发现这类纤维有助于水泥砂浆的抗冲击性能。20世纪70年代，Aveston等认识到采用纤维增强复合材料，可以增强复合材料的延性。20世纪80年代起，美国大力发展合成纤维增强混凝土，主要使用聚丙烯、尼龙等纤维，发现掺入少量（体积掺量0.05%~0.2%）可显著减少混凝土的塑性收缩裂缝，因而有助于增进混凝土的耐久性。总体来说，纤维在复合材料中主要起着阻裂、增强和增韧作用。
3. 研究的基本内容与计划
影响高延性水泥基复合材料（hdcc）性能的因素非常多，除了原材料品种及性能与配合比参数如水胶比、砂胶比、粉煤灰含量和其他掺合料的影响外，还受养护条件、流动性、龄期等因素的影响。
因此本文内容从配合比设计参数、原材料的优先、拌合物流动性及养护制度等方面全面研究了hdcc的配合比设计方法，研究了包括粉煤灰掺量、胶砂比、集料含量、纤维掺量、水泥品种、粉煤灰品种、外加剂掺量等对hdcc的力学性能尤其是延性的影响，主要考查了复合材料的指标为拉伸性能、抗压强度等。
由于相对普通的水泥基材料，hdcc具有相对较大的干燥收缩和氯离子渗透性，因此对部分配合比进行了干燥收缩和氯离子扩散性的实验研究。
4. 研究创新点
本设计综合考虑了配合比设计参数、原材料的优选、拌合物流动性及养护制度等方面研究了HDCC的配合比设计方案，优化了特定材料下的材料制备技术。要获得高延性，适当降低基体的断裂韧度，使用高掺量粉煤灰，较高水胶比、较低胶砂比、适当掺量的橡胶微粉和吸水树脂等。但高掺量粉煤灰，由于其活性效应，使后期的延性得不到有力的保证，因此使用圆形颗粒含量高，能充分发挥形态效应的低活性粉煤灰或其他掺合料，同时充分注意养护条件的影响。
利用ＰＶＡ国产高强高弹ＰＶＡ短纤维来研制高性能水泥基材料，通过理论与试验研究，成功地实现纤维低掺量（Vf为１％～２％）的ＰＶＡ纤维水泥基材料多缝开裂的高韧性和抗弯荷载一挠度硬化行为，从而发挥了ＰＶＡ纤维轻质、高强、高弹、环保与耐久等性能特点，而这种特性对于其它用于纤维水泥基材料的纤维并不多见。
