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聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl Alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites,PVA-ECC)有着优异的应变硬化和多裂缝开裂的特性,PVA纤维与水泥净浆具备很好的相容性,从而提高了水泥基复合材料的韧性、强度,达到增强材料的效果。由于高温天气和工程应用环境的特殊,PVA纤维增强水泥基复合材料将置于亚高温环境中长期工作,又因为PVA纤维的热稳定性较低,其分解温度(≈200℃)与熔点(≈245℃)接近,PVA纤维在亚高温环境中的损伤对复合材料的应用有着重要的影响。从目前的研究来看,对PVA-ECC在亚高温环境下的性能损伤分析并不多,因此本文重点研究了亚高温环境中PVA-ECC拉伸性能退化机理,主要研究成果及结论如下:(1)亚高温环境对PVA纤维表观特征的影响。随着温度和持续时长的增加,纤维逐渐弯曲,长度和直径变小,颜色也由白色逐渐发黄变为棕黑色。这说明,PVA纤维出现不同程度的降解。PVA纤维在50℃～150℃时质量损失较缓慢,在200℃时质量损失的速率加快,损失的质量在9小时后已达到纤维总质量的15%。(2)亚高温环境对PVA纤维拉伸性能的影响。在50℃时,PVA纤维拉伸强度变化较缓慢;在100℃时,持续6小时后开始出现下降趋势;在150℃时,持续3小时后便开始劣化;在200℃时,在1小时后拉伸强度就迅速下降;在9小时后PVA纤维拉伸强度分布在191～286MPa之间,仅为常温下的14.4%。温度和持续时长对PVA纤维拉伸性能的影响均比较明显,在同一温度下,不同的持续时长对PVA纤维的破坏程度不同,即使是较低的温度(50、100℃),远未达到PVA纤维的熔融分解温度下,当持续时长增加时,拉伸强度也会降低。(3)亚高温环境对PVA纤维微观的影响。水和油剂分子的热运动破坏了纤维的整体性,随着温度和持续时长的增加,PVA纤维的晶粒逐渐变大、变粗糙,晶体排列变得散乱、不规则,在200℃、9h后,结晶度与常温时的相比降低约10%,氢键也遭到严重破坏。(4)亚高温环境对PVA-ECC试件表观的影响。随着温度和持续时长的增加,试件的颜色由青灰色逐渐变黄,复合材料中的PVA纤维也由白色逐渐变黄,与单独接受温度处理的PVA纤维的变化一致。试件平均质量损失率呈台阶式增加,在150～200℃时趋于稳定。(5)亚高温环境对PVA-ECC拉伸性能的影响。在不高于200℃时,PVA-ECC拉伸极限强度主要呈现先增后减的变化趋势,在200℃时,极限强度迅速降低。对于PVA-ECC最优异的韧性指标来说,在50℃时,极限应变相比常温时有所增加,在100～150℃时,极限应变逐渐降低。200℃时,PVA-ECC失去应变优势,1小时后便已经是脆性破坏。经相同温度处理后,浸水冷却的PVA-ECC的拉伸强度均比自然冷却下的要低,与此同时,应变得到了提升,优于自然冷却下的应变性能。(6)亚高温环境对PVA-ECC界面的影响。当PVA-ECC处于适当的亚高温环境中,PVA纤维与水泥基体化学黏结和摩擦应力有所提高,使得PVA-ECC应变硬化阶段明显,拉伸强度不断上升。当处于较高的亚高温环境(200℃)时,PVA纤维极度劣化并与水泥基紧密相嵌,在拉伸过程中,纤维无法拔出反而与水泥基体发生严重磨损,致使PVA纤维丧失桥接作用而直接断裂。