性能水泥基复合材料管的破坏荷载、裂缝荷载等采用GB/T16752-2006中 的定义，即测试过程中管破坏时，管单位长度上的荷载为裂缝荷载（用Pmax表示）；测试过程 中当裂缝宽度达到0.20mm时，管单位长度的荷载为裂缝荷载(用P。表示）。
[0050] 采用=点试验法施加准静载时，高性能水泥基复合材料管的外压荷载-管顶位移 关系曲线（即P-W曲线)将包含S个阶段，即弹性阶段、硬化阶段和开裂阶段，各段呈不同的 线性关系。在弹性阶段，P-W曲线为通过原点的直线，管内、外壁无裂纹出现。进入硬化阶段 后，P-W曲线斜率降低，并在附图2所示的管顶5内壁、管腰6外壁饱括左、右两处管腰）、管底 7内壁等拉应力区可见多条细密裂纹，裂纹数目不断增多，裂纹宽度为0.04~0.2mm。随着荷 载继续增大，P-W曲线斜率进一步降低，进入开裂阶段，管表面裂纹宽度明显增加，外压荷载 最后达到破坏荷载(Pmax)。
[0051]为了描述所发明的高性能水泥基复合材料管的特性，且该特性不依赖于管的内径 和壁厚，将外压荷载和管顶位移分别用Pmax和破坏时A点铅垂方向位移(Wu)归一化处理，即：
(2) (3)
[0054]式中：P为管顶当前施加的管单位长度上外压荷载;Pmax为管的破坏荷载;W为A点处 当前产生的、铅垂方向的位移，Wu为破坏时（即外压荷载达到FmaxM点铅垂方向位移。
[005引贝化P-W曲线得出f-s曲线，如附图3所示。与P-W曲线特征相同，f-s曲线包含弹性 阶段、硬化阶段和开裂阶段等=个阶段。=个阶段间的两个分界点的坐标如附图3所示，即 弹性阶段从点（0,0巧Ij点（Sf，ff)，硬化阶段从点他，ff巧Ij点（5。，片），开裂阶段从点（Se，fc) 到点（1，1)。各参数的范围分别为：Sf= 0.05 ~0.10、ff= 0.25~0.35、Sc= 0.3~0.4、fc= 0.60~0.75。因此，两交界点对应的归一化荷载分别为0.25~0.35和0.60~0.75，两交界点 对应的归一化位移分别为0.05~0.Ol和0.30~0.40。
[0056]随着裂纹数量增加，环刚度降低，但荷载持续增加，直至达到Pmax。在硬化阶段环刚 度为弹性阶段环刚度的40~80%。硬化阶段环刚度下降，有利于提升了管周围±压作用，增 加管承载能力。在弹性阶段卸载时，变形能完全恢复。而在硬化阶段和开裂阶段卸载时，由 于裂纹产生W及钢筋屈服，变形部分恢复。但是，高性能水泥基复合材料管可在硬化阶段内 工作。一方面，在硬化阶段，该管的裂纹宽度低于GB/T16752-2006规定的裂缝荷载对应的裂 纹宽度（即0.20mm);另一方面，当该管埋入地下时，由于在硬化阶段环刚度降低，管周围± 压作用可提高管道的承载能力。
[0057] W几种公称内径的混凝±管为例，表1列出了高性能水泥基复合材料管(表1中用 HP表示）与普通钢筋混凝±管(表1中用CP表示)壁厚。表1中，裂缝荷载和破坏荷载来自于 《混凝±和钢筋混凝±排水管GB/T11836-2009》中I~HI级管的规定。钢筋骨架的纵向钢筋 直径、纵向钢筋根数（即[]内的数值）、环向钢筋直径、环向钢筋螺距（即{}内的数值)按《钢 筋混凝±排水管管体结构尺寸与配筋设计图册》确定。纵向钢筋沿管横截面圆周均匀布置， 环向钢筋沿管长等距布置，相邻环向钢筋间的距离称为螺距。高性能水泥基复合材料管由 于壁厚较普通钢筋混凝±管小，只采用单层配筋。普通钢筋混凝±管公称内径小于或等于 1000 mm时，采用单层配筋;而当公称内径大于1000 mm时采用双层配筋。两种管在配筋方面除 说述的配筋层数有不同外，对于相同公称内径和等级的管材，纵向钢筋直径、纵向钢筋根 数、环向钢筋直径、环向钢筋螺距等相同。钢筋混凝上管最小壁厚依据GB/T11836-2009得 至IJ。高性能水泥基复合材料管最小壁厚通过试验和理论计算方法获得，首先制造和测试了 若干种高性能水泥基复合材料管，根据测试结果完善和修改了理论计算模型，最后得出不 同公称内径、不同级别管的最小壁厚。
[0058]可见，制造相同内径、相同承载能力的管道，高性能水泥基复合材料管壁厚为普通 钢筋混凝±管壁厚的30%~88%。如管内径大于1600mm时，高性能水泥基复合材料管壁厚 为普通钢筋混凝±管壁厚的32%~47%，前者在节约材料、降低自重方面优势更加明显。
[0059] 具体实施例1:
[0060]水泥：粉煤灰：偏高岭±:砂：水：聚乙締醇纤维：聚簇酸减水剂：粘度调节剂=1: 2.0:0.11:1.35:0.93:0.067:0.Ol1:0.0007。聚乙締醇纤维由安徽晓维高新材料股份有限 公司生产，纤维直径为0.035mm，长度为12mm，弹性模量为39.4GPa，抗拉强度为1092MPa。采 用湖北华新水泥有限公司生产的普通娃酸盐水泥(牌号P.042.5)、武汉阳逻电厂的I级粉煤 灰。本地产砂过筛，选用的砂中各种砂粒的质量比为，粒径为0.30~0.60mm的砂：粒径为 0.15~0.30mm的砂:粒径为0.106~0.15mm的砂:粒径为0.075~0.106mm的砂=20:65:13: 2。偏高岭±为广东茂名高岭科技公司生产，主要成分见表2所示。聚簇酸减水剂为ADVA152， 由美国格雷斯中国有限公司生产。粘度调节剂为化eoplus420(己斯夫公司生产）。
[0061]先将聚簇酸减水剂加入水中，制成聚簇酸减水剂水溶液。采用混凝±立式揽拌机 将水泥、粉煤灰、偏娃憐±、石英砂干拌1分钟;再将聚簇酸减水剂水溶液加入，揽拌2分钟制 得水泥砂浆。再边揽拌边撒入聚乙締醇纤维，历时3分钟。最后加入粘度调节剂，W调整拌合 料的粘稠度，揽拌1分钟。按照GB/T2419-2005中规定的程序操作，采用化D-3型水泥胶砂流 动度测试仪测试，流动度在190~220mm。将拌合料制成拉伸试样，尺寸如附图4和附图5所 示。24小时后脱模，再采用湿麻袋覆盖在常溫下诱水养护28天。将试样固定在拉伸夹具上， 采用精密LVDT位移计测量拉伸应变。测得拉伸时的应力-应变曲线如附图6所示。可见，拌制 的聚乙締醇纤维增强水泥砂浆在水泥基体发生初裂后，并未丧失承载能力，而是随应变的 增加应力有所增加，具有类似金属材料的应变硬化特性，弹性模量为15.7 ± 1.3G化，拉伸强 度为5.56 ± 0.48MPa，最大拉应力对应的拉伸应变(称为极限拉伸应变)达到0.04 ± 0.004。 拉伸过程中可观察到多条平行细裂纹，如附图7所示。可见，随着拉伸应变的增加（图7箭头 所指方向为拉伸应变增加的方向），细裂纹条数增加。在最后阶段，裂纹条数接近饱和。W附 图7中倒数第2张照片为例，照片高度(约30mm)内有平行裂纹30条左右，相邻裂纹平均间距 约为1mm，此即为饱和裂纹间距。根据国内外关于聚乙締醇纤维增强水泥砂浆拉伸性能的研 究报道，饱和裂纹间距在2mm左右。故本实施例所得的饱和裂纹间距比国内外现有报道的数 据降低1倍左右，说明本实施例配制的材料即使在接近极限拉伸荷载时仍具有良好的裂纹 宽度控制能力。根据拉伸应变、弹性模量和裂纹条数，可计算得在饱和状态裂纹的平均宽度 约为0.04mm。同时，采用相同配制工艺制成边长为70mm的聚乙締醇纤维增强水泥砂浆立方 试样，测得其抗压强度为35.5 ± 2.2MPa。
[0062] 实施例2:
[0063] 原材料配比和配制工艺同实施例1。
[0064] 制作高性能水泥基复合材料管内径为375mm，壁厚为25mm，管长2.5m。管的承口、插 口部位参考《混凝±和钢筋混凝±排水管GB/T11836-2009》中柔性接头B型承插口管接头制 造。制管的方法为:将钢筋骨架固定在立式制管模具中，再将聚乙締醇纤维增强水泥砂浆拌 合物填入模具中。钢筋为带肋钢筋，其弹性模量为209G化，屈服强度为eOOMPa。钢筋骨架由6 根等距布置的纵向钢筋(直径为5mm)和螺旋缠绕在纵筋上的环向钢筋(直径为4mm)组成，环 向钢筋螺距为50mm。钢筋骨架采用自动变径钢筋骨架滚焊机将纵向钢筋、环向钢筋间的连 接点焊接在一起。环向钢筋轴线围成的圆直径为395mm，即环向钢筋轴线到成品管的内壁距 离为整个管壁厚度的2/5。分=次填料，每次填至模具高度的1/3时，开动平板振动台振动1 分钟。模具表面覆盖后室内静置24小时后脱模，再采用湿麻袋覆盖诱水自然养护28天。按 《混凝±和钢筋混凝±排水管试验方法GB/T16752-2006》中规定的测试方法（即S点试验 法)对高性能水泥基复合材料管进行承载力测试。采用精密LVDT位移计测量附图2中A点处 铅垂方向的位移W，采用智能裂纹宽度测试仪测量裂纹宽度(精度为0.01mm)。测得管顶外压 荷载与W的关系曲线（即P-W曲线)如附图8所示。破坏荷载Pmax= 45.4kN/m，破坏时管顶位移 讯。二14.83111111。采用线性函数拟合，得到=段线性函数，拟合度达到0.95^上。可见，外压荷 载-位移曲线可划分为=个阶段，按随荷载增加的顺序依次称为弹性阶段、硬化阶段和开裂 阶段。
[0065] 根据上述对f和S的定义，由附图8可得出附图9所示f-S曲线。如果只保留附图9中 的虚线，则可得