超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

王玉璞 李家正 石妍

摘要：普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料（ECC）是一种纤维增强水泥复合材料，在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力，使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展，总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点，并与普通混凝土进行了对比。研究发现：目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分，基于此提出了几个未来研究方向。

摘要：超高延性水泥基复合材料； 耐久性； 裂缝； 纤维； 自愈合

中图法分类号： X171；TV74

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.01.025

0 引 言

混凝土是建筑工程中应用最广泛的材料，中国作为基础建设大国，混凝土产量占全球半数以上，随着工业化的不断发展，产量仍在增加。混凝土在长期使用的过程中，会存在耐久性减弱甚至消失的问题：在近海地区存在各种离子侵蚀的问题，在高海拔地区存在冻融破坏的问题，同时混凝土自身的耐高温性、磨损冲击作用下的耐磨性均受到了考验。

20世纪90年代所发明的超高延性水泥基复合材料（ECC）是一种纤维增强水泥基材料，根据微观力学原理设计，掺入2%的纤维，它就具有拉伸应变硬化和多缝开裂行为［1］。其抗压强度为20～80 MPa，拉伸应变能力为2%～10%，裂缝宽度通常小于100 μm［2］。ECC的应变硬化、多裂纹开展和良好的自愈合能力导致其在渗透、冻融、腐蚀和高温等环境下比普通混凝土具有更好的耐久性，在加固和修复结构，新建交通、地下、水利和海洋等承受复杂载荷条件和恶劣服役环境的基础设施方面具有良好潜力［3］。本文总结了近年来国内外ECC耐久性研究的最新成果，发现研究中关于多因素耦合、微观层面解释、设计耐久性优异的ECC等方面研究还较少，进而提出了未来ECC耐久性的研究方向。

1 ECC耐久性主要特點

1.1 应变硬化特点及机理

普通纤维混凝土在拉伸荷载的作用下，由于混凝土承载力下降，裂缝间的纤维会被拉出，与普通混凝土的脆性破坏不同，纤维混凝土会出现拉伸软化的现象，材料强度的下降会比较缓慢，纤维也能限制裂纹的发展。图1展示了聚丙烯纤维混凝土受到拉伸荷载时应力-应变的关系，可以看出存在明显的应变软化行为［4］。

不同于普通纤维混凝土，ECC在单轴拉伸的作用下，初裂后呈现出拉伸应变强化的行为，应变持续增加，且仍能承受更高的荷载，由初裂点开裂发展为多裂缝开展。ECC通过裂缝起裂强度准则和扁平裂纹扩展能量准则实现应变强化，整个过程依赖于纤维的桥联作用，纤维会承担基体传递的荷载，使得在高应变时仍能保持承载能力，典型的ECC应力-应变曲线及裂缝宽度发展曲线如图2所示［5］。

1.2 自愈合特点及机理

混凝土的自愈合过程是复杂的化学和物理过程的结合，之前学者认为有几种原因可能导致自愈合现象：① 水泥水化过程中，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙填充裂缝促进自愈合；② 通过水中的杂质和裂缝剥落产生的松散混凝土颗粒堵塞裂缝；③ 未反应的水泥或胶凝材料进一步水化；④ 裂纹侧面已水化的水泥基体膨胀（C-S-H膨胀）［6］。

但后续研究发现，ECC材料具有更加优异的自愈合效果不仅得益于上述几种原因，更重要的是以下几个因素：① ECC良好的裂缝控制能力导致多裂纹开展及最大裂纹宽度小于100 μm，整个开裂过程应力不断被分散；② ECC的低水胶比使其含有较多的未水化水泥颗粒，有助于裂缝的自愈合；③ 纤维的桥联作用降低了裂纹的横截面面积，通过减少流体有效地提高了断面处的pH值；④ 水在纤维下侧的湍流区滞留，能促进自愈合产物的生长；⑤ 矿物掺合料粉煤灰、矿渣的二次水化反应［7］。图3展示了X-CT图像中ECC自愈合情况［8］。

2 耐久性研究进展

2.1 抗渗性

ECC抗渗性能优异，无裂缝和带裂缝的状态都优于普通混凝土。无裂缝的状态下，孔隙率和孔隙分布决定了混凝土的抗渗透性，不同大小的孔隙中，尺寸介于100～1 000 nm的毛细孔对渗透性影响最大，毛细孔越多，抗渗透性越差，普通混凝土的毛细孔占比达到50%以上，而经过微观力学设计的ECC内部孔结构更加致密，毛细孔更少，水分子在水压力作用下更难渗透至材料内部，从而在无裂缝的状态下ECC的抗渗性更为优异。试验表明，28 d龄期的ECC相对渗透系数仅为C30混凝土的75%［9］。

开裂状态下，普通混凝土的渗透性与裂缝宽度存在密切关系，从未开裂状态到裂缝宽度约50～60 μm时，渗透性保持不变，随后随着裂缝开口增加到200 μm，渗透性与裂缝宽度的三次幂成正比，然后在裂缝开口达到200 μm后，渗透性稳步增加。当混凝土裂缝宽度小于100 μm时，可以认为混凝土的抗渗性能与未开裂混凝土是一致的，即裂缝对混凝土渗透性影响不大［10］。而ECC在带裂缝状态下仍表现出较好的抗渗性，主要得益于其较好的裂纹控制能力，应变硬化的行为特点导致ECC的平均裂纹宽度可以控制在100 μm以下，且现在大多数制备的ECC基本将裂纹宽度控制在了20～60 μm之间［11］，从而在带裂缝的状态下抗渗性明显优于普通混凝土。

当前实验主要通过不同的预加载来模拟带裂缝的情况。普通混凝土在预加载后，抗渗性下降明显，而纤维的加入可以显著降低水的渗透性，通过比较ECC与纤维增强砂浆材料（FRM）的渗透性能，发现ECC又明显优于FRM。FRM渗透系数会随着裂缝宽度的增加而增加，当裂缝宽度达到500 μm时，其渗透系数上升了7个数量级，抗渗性明显下降；ECC在高拉伸应变（3%）状态下，渗透系数仅为7.74×10-10。如表1所列，通过比较预加载拉伸应变为1.5%，2%和3%时ECC的归一化渗透系数，发现不论预加载应变水平如何，ECC的裂缝宽度都稳定在60 μm左右，且有着较低的渗透系数，基本都在10-10以下的数量级［12-13］。李庆华等［9］对带裂缝工作状态下ECC水渗透性能的研究结果同样也表明：ECC裂缝宽度控制在40～70 μm之间，渗透系数小于1.0×10-9 m/s，并总结了渗透系数与裂缝宽度之间的拟合公式：

K=-6.04257×10-10+3.2838×10-11x-5.8568×10-13x2+5.8568×10-15x3（1）

式中：K为单条裂缝对应的渗透系数，m/s；x为裂缝宽度，μm。Yu［14］、Liu［15］等的实验也都发现在带裂缝预加载的状态下，ECC的渗透系数较低，基本介于7.73×10-12～8.18×10-12 m/s之间。

ECC的自愈合能力使得其长时间浸泡在水中后渗透系数变化仍较小。已有研究表明，ECC自愈合速度与裂缝宽度成反比，在裂缝宽度小于60 μm的情况下，ECC的渗透性可在3～4 d内趋于稳定；裂缝宽度大于100 μm时，ECC渗透性需要7～10 d甚至更长时间才会稳定［16］。裂纹紧密的ECC可在短时间内完成自愈合，可有效防止水和腐蚀性离子的攻击。Ma等［17］通过渗透性试验发现，经过10次干湿循环后，ECC的相对透水性下降至0。Liu等［15］建立了一个指数函数来描述ECC自愈合效应引起的渗透率变化。Wang等［18］采用数字图像处理方法对裂纹形貌进行表征，基于裂纹宽度和裂纹数量的威布尔分布，提出了一种含裂纹混杂纤维ECC的滲透率模型，并观察了其自愈合行为，从微观层面观察自愈合和渗透性的关系。目前还有学者研究了添加纳米二氧化硅固化溶液［19］、结晶材料［20］、芽孢杆菌［21］来提升ECC自愈合的能力，并通过吸水性试验发现ECC的抗渗性得以提升。

2.2 抗冻性

ECC具有良好的抗冻性，经过上百次的冻融循环后，质量损失较少，且各方面性能也都仍处于较高水平。ECC的高抗冻性一方面是由于ECC内部的大孔体积数量较多，使得毛细孔中的水在结冰时产生的体积膨胀有更多的压力释放空间［22］；另一方面由于PVA纤维的存在，使得ECC在拉伸荷载下具有超高延展性，如果结冰时水的膨胀体积大于孔隙体积，水膨胀所产生的压力逐渐积聚甚至超过ECC基体的抗拉强度时，就会产生微裂纹，从而释放内部水膨胀应力，提高抗冻性［11，22-24］。

混凝土的抗冻性与其孔隙分布有着密切关系。Neithalath等［25］的研究表明，随着孔的尺寸和孔隙率的增大，混凝土的抗冻性变差。普通混凝土在经过冻融循环后孔隙率和孔径都会显著增加，各种性能都会急剧下降。但Sahmaran等［22］发现经过冻融作用后ECC的孔隙率没有显著变化（见表2），这一结果进一步验证了ECC的良好抗冻性，冻融循环后仍能保持优异的性能。

ECC的冻融破坏过程类似于普通混凝土，即内部水结冰产生体积膨胀，过冷水发生迁移，引起各种压力变化，当压力超过混凝土能承受的应力时，混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大，扩展并互相连通，强度逐渐降低，造成结构破坏［26］。但由于ECC内部纤维的桥联作用，整个破坏过程中存在一个屈服阶段。Zhong等［27］通过Mann-Kendall方法描述了ECC整个冻融状态，分为稳定、不稳定和屈服3个不同的阶段。在不稳定和屈服阶段，尽管损伤增加，ECC材料特性发生演变，但仍能承受冻融循环作用，他还定义了初始霜冻失效（IF），即处于稳定和不稳定之间的临界点，和渐进霜冻失效（PF），即IF之后的另一个过渡点，从PF开始，ECC材料迅速变弱并接近最终失效。

Li［23］通过实验也证明ECC具有优异的抗冻性，其平均耐久系数超过100，而普通混凝土的耐久系数仅为20。徐世烺［28］以及Sahmaran［22］等的研究都表明，经过同样次数的冻融循环，尤其在210次循环后，ECC仍能保持较好的性能，弯拉强度只有小幅下降，且仍有较好的韧性，而普通混凝土或者砂浆的强度已经消失殆尽。靳贺松等［29］的实验也发现ECC在经过多次冻融循环后，质量损失率、抗压强度、极限抗拉强度、极限拉应变、抗折强度以及抗冻融体积膨胀变形性能等仍能保持较高水平。

ECC的自愈合能力使得带裂缝预加载的试件在冻融循环过程中强度下降并不明显，尤其在融化期间，会促进ECC紧密的微裂纹中形成二次水化产物，发生轻微愈合，使之仍能保持一定的强度和性能。Sahmaran等［30］发现ECC梁在300次冻融循环后，原始无裂缝和跨中预裂2.5 mm试样的抗弯强度分别只下降了13.0%和19.4%，跨中挠度值分别只降低32.5%和30.6%。Yu等［31］发现随着拉伸应变的增加，经过冻融循环后，ECC的拉伸性能变差，超声脉冲的恢复程度降低，预拉伸应变小于1.5%时，自愈合后的ECC其吸附系数与原始ECC相似，几乎没有任何损伤，同样印证了自愈合使得冻融循环对ECC的影响较小。

2.3 耐化学侵蚀性能

ECC在氯离子和硫酸根离子的侵蚀环境中，表现出比普通混凝土更加优异的耐化学侵蚀性，主要原因在于水化产物、钙矾石和石膏的连续生成导致纤维-基体界面过渡区的致密化，摩擦键增加，纤维的最大桥联应力增加［32］。

通过快速氯离子渗透试验，施加干湿循环，发现早龄期ECC与普通混凝土的氯离子渗透系数相差不大，随着龄期的增长，二者均有下降趋势，ECC下降的幅度更为明显，120 d龄期时，ECC的氯离子渗透系数只有28 d龄期时的1/3，是同龄期混凝土的1/2［33］。干湿循环次数的增加会加速氯化物的侵蚀，但会降低ECC后期的扩散系数和速率［34］。氯离子的影响更多体现在对钢筋混凝土造成严重的腐蚀，氯离子通过降低孔溶液的pH，使得钢筋表面的钝化膜被破坏，所暴露出的基体与钝化膜完好的基体形成电位差，形成腐蚀电池，加速蚀坑形成；氯离子加速了腐蚀电池阳极产物的搬运，强化离子通路，降低电阻，使得腐蚀不断进行［35］。对于未开裂的试件，发现钢筋增强砂浆试件的氯离子渗透高度接近100 mm，而钢筋增强ECC中最大也只有22.8 mm，对于开裂状态下的试件，这一数值关系仍比较接近，开裂的钢筋增强ECC梁氯离子含量是钢筋混凝土梁的1/4［33］。

在富含硫酸根离子的环境中，水泥中的氢氧化钙和铝酸钙会与硫酸根离子反应生成钙钒石，石膏结晶析出，还可能会生成如氢氧化镁、碳硫硅钙石，并产生极大的结晶压力，导致吸水膨胀、开裂和破坏，进而强度下降［36］。但ECC长时间浸泡在硫酸根离子的溶液中，并不会像普通混凝土那样强度大幅下降，反而还会上升。Wang等［37］发现浸泡200 d后其抗压强度、抗拉强度增加，拉伸应变降低，仍具有多重开裂和应变硬化行为，并且具有大于2%的延伸率，裂缝宽度小于60 μm，如表3所列。现实的情况往往是多因素、多离子耦合的状态，硫酸根离子-氯离子混合条件下ECC的性能变化和单一硫酸根离子中变化类似，为此也有学者模拟了矿井排水工程［38］、污水环境［39］、不同盐度的海水侵蚀条件下［40］ECC的性能变化，也得到了和Wang等［37］类似的规律。

ECC的自愈合能力会对耐化学侵蚀性起到促进作用，即使在氯离子浓度较高的环境中，基体韧性、界面摩擦和化学键退化，ECC的初裂强度和纤维-基体界面结合强度降低，但仍表现出一定的自愈合能力［41-42］，通过在ECC中添加粉煤灰和矿渣，大量飞灰颗粒的存在促进了自愈合后纤维与基体之间的应力传递（见图4），使纤维桥接强度恢复到与对照试样大致相同的水平，在预损伤的条件下拉伸性能恢复明显［43］。

由于硫酸根离子的存在，钙矾石和石膏的形成促进了ECC自愈合过程，比在水中愈合得更快、更完全［41］。为了进一步提高ECC在离子侵蚀环境下的耐久性，Sridhar［44］发现通过混合掺入1.5%的PVA纤维与0.5%钢纤维制成的ECC，与单一纤维的ECC相比，最大抗压、抗弯、抗拉强度分别提高了约20.8%，55.5%和42.1%，即使长期暴露在浓硫酸、盐酸和混合硫酸环境下，90 d后仍能保持一定的强度。

2.4 耐高温性

ECC具有耐高温性，一方面得益于材料中去除了粗骨料，避免了粗骨料因高温膨胀引发的局部变形问题［45］；另一方面在于内部的纤维在高温环境下熔化后所留下的孔道有效防止了爆炸性脱落［46］。在高温环境下，ECC中纤维和水泥都会受到高温的影响，进而不同程度影响着ECC的性能。

不同种类的纤维耐高温性能不同，导致ECC的耐高温性也有所不同，其中具有较大断裂伸长率的纤维，如PVA和PP纤维，使ECC有着更高的拉伸应变能力，但这类纤维熔点低，温度大于200 ℃后，纤维直径会明显减小，拉伸应变能力显著下降［45］。断裂伸长率较低的纤维，如玄武岩纤维和碳纤维，使得ECC拉伸应变能力较低，但与此同时纤维耐热性较好，温度大于400 ℃时纤维仍能起到增强的作用，而超过温度阈值，纤维的力学性能会急剧下降，进而使得ECC的相关性能下降［47-48］。ECC通常所采用的普通硅酸盐水泥，在温度小于200 ℃时微观形貌变化不大，有利于水泥的水化，加快水化物的生长；300 ℃左右时，由于C-S-H凝胶脱去部分化合水或结晶水，而使结构变得更加致密，强度增加；300 ℃之后，结晶水开始散失，水化物开始分解；到500 ℃时，结晶水大部丧失，水泥水化物也大部分解，骨料开始脱水，表面出现明显裂纹，强度快速下降［49］。

高温作用下，ECC的不同力学性能指标随着温度的升高，变化并不一致。

（1） 抗压性能。随着温度的升高，ECC的相对残余抗压强度不断降低［50］，主要原因是纤维和基体在高温作用下发生熔化及物相分解［51］。还有学者研究了不同降温制度［52］、养护龄期［53］、试件尺寸［54］、不同强度等级ECC［51］对高温后ECC抗压性能的影响。

（2） 抗拉性能。随着温度的升高，ECC的拉伸强度和拉伸应变先升高后降低［55］，不同学者分别研究了20～600 ℃范围内ECC的应变硬化特征［56-58］，并且从基材断裂韧性、纤维桥接的细观尺度上解释机理［59］。

（3） 弯曲及劈拉性能。ECC的弯曲性能与拉伸性能有着相似的变化趋势［60］。ECC的劈拉强度表现为随着温度上升，先升高后降低，再上升再降低的过程［61］。纤维与基体的结合，纤维脱粘、纤维拔出、纤维断裂和微裂纹发展共同影响了ECC受高温影响后的力学性能变化［62］。图5展示了不同温度下ECC的残余抗压强度和抗折强度［46］。

通过增加粉煤灰掺量，可以提高ECC高温条件下的力学性能，粉煤灰的加入使得水化過程和二次火山灰反应得到加速和改善［63］，具有火山灰活性的粉煤灰会生成耐高温性能更好的无水铝酸钙和无水硅酸钙［64］。Ma等［65］进一步采用粉煤灰空心微珠设计出耐火性能更优异的ECC，发现微珠与水泥基体的连接并不紧密，周围存在的小裂纹起到隔热层的作用，有助于提高隔热性能；界面结合强度降低，使得嵌入的纤维在拉伸试验中被拉出而不是断裂；未反应的微珠起到了将人工缺陷引入基体的作用，裂纹的发生概率和数量增加，提高了拉伸延性。

2.5 耐磨性

ECC的耐磨性是指表面抵抗磨蚀作用（例如摩擦、滚动、滑动、摩擦力和冲击力）的能力［66］，ECC具有比普通混凝土更高的耐磨性，主要得益于其较高的抗压强度和拉伸强度，拉伸应变硬化行为和能量吸收能力也会产生一定影响［67］，这一点与普通混凝土类似。现有的研究表明，抗压强度和水灰比对普通混凝土耐磨性影响最大，纤维的加入也会影响耐磨性［68-69］。目前关于耐磨性的研究主要集中在耐磨损性和抗冲击性两方面。

Ayoob等［70］建立了ECC磨损深度与力学性能的关系，发现二次公式非常准确地关联了磨损深度与劈拉强度、断裂模量和弹性模量之间的关系。不同的纤维种类和掺量也使得ECC的耐磨性有所差异，在众多纤维中，PP纤维表现出了比PE纤维和PVA纤维更好的耐磨性，钢纤维的使用也会显著提高ECC的耐磨性，其中PP纤维掺量在2%时耐磨性最好。磨损损失随着纤维含量的增加而降低，在28 d时，掺入低含量的PVA（0.5%和1.0%）可使耐磨性提高约20%，而掺入高含量的PVA（1.5%和2.0%）可显著提高耐磨性50%～95%［71-73］。通过用矿渣、硅粉和偏高岭土取代粉煤灰，花岗岩砂取代硅砂，使用20%的偏高岭土，可以进一步提高ECC的耐磨性，从而更适应在路面铺装等高磨损环境下使用［74］。

ECC优异的力学性能及较高的韧性、能量吸收能力使得其具有极高的抗冲击性能。在低速冲击中，落锤试验的结果表明，圆柱体的ECC试件破坏的冲击次数可达10 000次以上，是钢纤维混凝土的9倍，是普通混凝土的200倍，其抗冲击吸收能量是普通混凝土的48倍、钢纤维混凝土的9倍［33］。由ECC制成的防护板在10次冲击后，也只有小凹痕和微裂纹，结构完整，而钢筋混凝土制成的防护板经历7次冲击后即发生严重的破坏［75］。在高14 m、冲击能量13.7 kJ的大落锤试验中，ECC板的最小瞬时加速度较钢筋混凝土板减小28.1%，最大冲击力减小28.1%，最大冲击时间延长0.006 s，大应变率数量级减小106 s-1［76］。在高速冲击中，利用速度为300～750 m/s的小质量钢制射弹冲击ECC板，弹坑直径只有30 mm左右，且没有剥落或碎片，而素混凝土的弹坑直径更大，成块状裂开甚至解体［77］。相比于纤维增强高强砂浆（FRHSM）板以及纤维增强混凝土（FRC）板，同强度的ECC板的侵彻深度和弹坑直径都比较接近，但若采用高强FRHSM和FRC，ECC板的侵彻深度和弹坑直径则要远远大于另外两种材料［78］。

3 结论与展望

本文总结了近年来超高延性水泥基复合材料（ECC）的耐久性研究进展，总结了ECC具有高抗渗性，冻融环境中能保持良好的力学及耐久性能，在硫酸根离子及氯离子的环境中能保持高耐化学侵蚀性能，良好的耐高温性，通过对材料进行改良可设计出具有体积稳定性及优异耐磨性的ECC，并将这些性能与ECC的自愈合行为建立了联系。目前关于多因素耦合下耐久性的研究、耐久性微观层面的解释，以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还较少，为此提出以下研究方向：

（1） 加入更多离子，模拟更符合实际情况的离子环境，研究多种离子耦合作用下（如镁离子、碳酸根离子、铵根离子与氯离子和硫酸根离子的共同作用）ECC的性能变化；探讨不同荷载作用类型下（如弯曲荷载下、拉伸荷载下）的耐化学侵蚀性、抗冻性等，并观察自愈合的情况。

（2） 盐、酸或碱环境可能会导致纤维的降解，后续研究应对ECC整个冻融过程做出更详细的定义，对冻融循环下纤维与基体的界面微观结构进行进一步观察，建立与宏观冻融破坏的关系；建立耐磨性与纤维、基体在微观层面上的关系，从纤维被磨损后的形貌、与基体结合的状态进行分析；研究长期极端环境下的纤维降解机制，分析纤维、基体和纤维-基体界面的特性随时间的变化规律。

（3） 进一步设计出在高温环境中具有良好性能的ECC，在原有纤维混杂理论的基础上，添加掺合料，改变部分胶凝材料，使得在高温环境中仍有较高的极限延伸率，并观察经过降温升温反复作用后的性能；优化ECC的骨料选择，提升ECC高速冲击状态下的耐磨性。

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（编辑：胡旭东）

Research progress on durability of ultra-high engineered cementitious composites

WANG Yupu1，2，LI Jiazheng1，2，SHI Yan1，2

（1.Department of Materials and Structure，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China； 2.Research Center of Water Engineering Safety and Disaster Prevention of Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：

Ordinary concrete is prone to face performance degradation and insufficient durability in special environments.Ultra-high engineered cementitious composites（ECC）is a kind of fiber reinforced cement composite material.It has strain hardening and self-healing ability after microcracks formation under tensile load，which makes ECC possess better durability than ordinary concrete under various environmental conditions.In this paper，the research progress of ECC durability at home and abroad in recent years was reviewed.The characteristics of impermeability，frost resistance，chemical corrosion resistance，high temperature resistance and wear resistance of ECC were summarized and compared with ordinary concrete.It was found that studies on the durability under the condition of multi-factor coupling，the interpretation in term of micro level of durability，and the design of ECC with high temperature resistance and good wear resistance were not sufficient.Based on this，several research directions in the future were put forward.

Key words：

ultra-high engineered cementitious composites；durability；crack；fiber；self-healing