文献综述（或调研报告）：
高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种具有高延性的水泥基材料，它由上世纪90年代由美国密歇根大学Victor C. Li教授团队设计并成功制备。与传统的纤维增强型水泥采用钢筋作为增强、阻裂、增加韧性的方式不同，ECC采用PVA，PP等有机物纤维作为掺加物，通过一定的体积掺量来实现增加材料延性、抗拉等一系列性能的目的。通过微观层面的力学原理进行分析，更有利于科学、合理地指导材料进行设计。普通混凝土和传统的纤维增强混凝土(FRC)材料在基体出现第一条裂缝之后出现应力软化现象，开始卸载。ECC材料基体多缝稳态开裂的特性，使其在受拉时不但没有应力软化现象，反而会呈现出应变硬化。在环境荷载与行车荷载共同作用下,传统的混凝土桥面板易开裂产生裂缝,进而导致桥面板内部钢筋的锈蚀与剥离, 造成其耐久性与使用寿命的降低。对于混凝土修补工程来说,大约一半的修补最终都失败, 需要多次修补。为解决桥面板修复难题, 国外将上述提到的新型高延性水泥基复合材料应用于桥面铺装工程中。它的特性使它比较容易克服桥面板的混凝土断裂、钢筋锈蚀、盐垢、冻融破坏等病害问题。ECC在桥面板实体工程中的应用情况验证了它是桥面铺装修复的理想材料。
而对于ECC加铺混凝土系统，己有学者对其进行了相关的研究。在2000年，Kamada和Li研究了层间界面情况对ECC修补混凝土系统的断裂行为的影响。Zhang和Li研究了在准静态弯曲和疲劳荷载作用下ECC加铺混凝土结构的力学响应，研究结果表明ECC加铺层系统的变形能力与界面粘结状况有关，但是其疲劳寿命与层间界面状况有关系。Yucel进行了采用超薄ECC加铺层刚性水泥路面的研究，结果表明ECC加铺层系统可以明显地增加路面的承载能力以及抑制反射裂缝的发展。ECC作为桥面板材料已经得到了一些实体工程的应用, 2002年与美国密歇根州交通厅合作将ECC用于桥面的小块修补。2005年ECC用于桥面连接板。此外, 在日本北海道将ECC用于钢桥面铺装, 并于2005年通车。
对于上述的铺装结构在服役过程中，粘结界面是整个结构的薄弱环节，破坏往往发生在界面上。裂缝也出现在铺装结构表面，并逐渐向下发展。雨水渗入铺装结构到达粘结层，会影响粘结层的粘结强度，导致层间脱开，影响铺装结构的整体性，使其受力处于不利状态，影响钢桥面铺装层的路用性能。裂缝为雨水渗透进入铺装层结构提供途径，一旦裂缝开裂至钢桥面板，雨水渗入会引起钢桥面锈蚀，影响桥梁结构安全和耐久性。因此，裂缝开裂对铺装结构甚至桥梁结构安全都有非常不利的影响。
对此，我们需要引入断裂力学解决这个问题。断裂力学是固体力学的一个分支学科，它是以材料力学，理论力学和弹性力学为基础，研究含裂纹缺陷材料或结构的破坏问题。裂纹问题在实际工程中普遍存在，是引起工程事故的主要原因，最近一个世纪针对裂纹的研究使断裂力学得到了充分的发展。材料或构件在生产、加工和使用的过程中均会产生微观缺陷，而这些微观缺陷是导致宏观裂纹发生的根本原因。传统设计假设材料或构件为理想材料，没有缺陷，但是实际工作中缺陷是避免不了的。断裂力学中的线弹性理论假设材料或构件为含裂纹的理想弹性体材料。裂纹在荷载作用下，裂纹尖端的应力集中导致附近区域出现塑性区域，裂纹发生扩展时，会导致塑性区域增加，但是仍然靠弹性区域的变形控制裂纹扩展。应力强度因子正是表征材料或构件裂纹尖端的应力应变场大小的物理量。在线弹性断裂力学中，应力强度因子占据了重要地位置，这使得如何通过简单、经济的方法确定应力强度因子变成一个重要工作。目前的方法主要归结为三大类:解析法、实验法和数值方法。
其中，有限元法 ( Finite Element Method，简称FEM)不受构件和载荷情况复杂性的影响，能模拟含裂纹的构件，随着计算精度的逐渐提高，可以满足实际工程的要求，成为求解复杂情况下应力强度因子的重要方法。有限元法计算应力强度因子具有计算周期短，成本少，重复性好和可以快速调整模型属性和荷载的特点。己被许多大型或专用程序系统所使用，其应用范围己经覆盖到工程实践的各个领域。有限元理论己经被学者证明，通过对模型单元的调整，利用有限元原理所得到的应力强度因子结果可以足够逼近于解析法确定的应力强度因子的结果。
实验法中端边缺口挠曲四点弯模型(4-AENF)是测量界面能量释放率中经常用到的，这类模型在测定界面能量释放率中具有显著的优势，即只要裂尖在两加载点之间，裂尖两个子梁就仅受到恒定弯矩的作用，这样能量释放率和模态混合度就不受裂纹长度的影响。同时不用计算横向剪切和剪切刚度之后，能量释放率的计算也得到了极大的简化。张华已经对钢桥面环氧沥青铺装层鼓泡形成扩展机理进行了模型模拟分析。童第华、吴学仁、刘建中学者对双悬臂梁(DCB)试样在材料的损伤容限性能进行了评价。
参考文献：
[1] 马辉.ECC机场道面加铺层的材料及结构研究[D].东南大学. 2017-06-01：4-20.
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