采用地方材料制备工程水泥基复合材料(Engineering Cementitious Composites,简称ECC)是近年来高性能建筑材料主要发展方向之一。其中,沙漠砂替代河砂制备的高韧性沙漠砂-水泥基复合材料(DS-ECC),可有效缓解河砂不足的压力,兼具绿色、经济、高性能。然而,现有DS-ECC制备经验性较强,材料性能受沙漠砂类型影响较大,沙漠砂制备DS-ECC的普适性较差。因此,优化原有设计方法并提出一种适用于不同沙漠砂的DS-ECC配合比设计方法具有重要意义。综上所述,以宁夏毛乌素沙漠砂、腾格里沙漠砂、低成本国产PVA纤维为主要原材料开展DS-ECC相关研究(分别简称:毛乌素DS-ECC、腾格里DS-ECC)。首先,结合单轴拉/压试验及理论分析开展DS-ECC配合比优化、设计研究,并提出工作性能稳定、早期性能较高的最优基础配合比;其次,开展28d、56d DS-ECC单轴拉/压试验、三/四点弯曲试验及基体微观分析,对比分析DS-ECC及普通河砂ECC性能差异,验证配合比优化、设计方法的可行性。主要结论如下所述:(1)基于净浆裹浆厚度理论的DS-ECC配合比设计方法有效可行,可实现沙漠砂制备DS-ECC的普适性;采用粒径不超过0.315mm毛乌素沙漠砂或腾格里沙漠砂、0.09mm净浆裹浆厚度、0.35水胶比、0.46砂胶比、50%粉煤灰掺量,均可制备工作性能稳定、应变硬化明显且延性、韧性较高的DS-ECC;7d DS-ECC极限拉伸强度/应变分别约10-13MPa和5-8%、28d、56d DS-ECC极限拉伸强度/应变分别约10-14MPa和3-6%、极限抗压强度/应变分别约30-50MPa和0.9-1.7%、极限断裂/弯曲强度分别约4-8MPa和21-30MPa;适当降低水胶比可制备高强、高延性、高韧性DS-ECC,适当提高粉煤灰掺量可制备超高延性DS-ECC。(2)28d、56d龄期作用下,DS-ECC单轴拉伸性能(如:极限拉伸强度/应变、拉伸断裂能)均优于普通河砂ECC;DS-ECC极限抗压强度略低于普通河砂ECC,但受压延性、韧性均优于后者;随着龄期增加DS-ECC极限拉伸强度略降低,极限抗压强度提高,但对应极限拉/压延性变化不大;DS-ECC极限断裂强度与普通河砂ECC相当,极限抗弯强度优于后者,但其对应断裂、弯曲延性/韧性均优于后者。特别腾格里DS-ECC呈现超高的弯曲延性;DS-ECC弯曲韧性指数、等效残余强度指数、弯曲韧性率均符合高韧性水泥基材界定;随着龄期增加,DS-ECC极限断裂/弯曲强度均提高,但对应断裂/弯曲韧性出现不同程度降低。(3)基体微观结构及水化分析表明:优化后的沙漠砂水泥基体较普通河砂水泥基体更密实,沙漠砂/基体、纤维/基体界面特性明显提高;荷载作用下纤维脱粘、拔出现象明显并充分发挥其增强、增韧作用;相同龄期DS-ECC与河砂ECC基体水化程度相当,然而,28d DS-ECC基体水化程度略低,CH和C-S-H衍射峰强较弱。