混凝土是当今土木工程中用途最广、用量最大的建筑材料之一。近年来,随着混凝土结构在高层、高耸、大跨、特殊使用条件和严酷的环境(如海上石油钻井平台、海底隧道、核设施及航天工程)应用的深入,对其工作性能和力学性能等提出了新的要求。为了满足工程实际对混凝土高性能的需求,需要改善混凝土材料性能,制备出较好工作性能和力学性能的新型混凝土材料。　　 本文采用微细观双重复合化手段,将纤维和纳米材料(纳米CaCO3和纳米SiO2)同时掺入混凝土中,研究纤维纳米混凝土工作性能、力学性能和变形性能,并利用微观测试方法对其进行微观物相分析,从微观层次上分析和讨论其宏观试验结果;探讨纤维、纳米材料对纤维纳米混凝土性能的影响机理以及其工作性能和力学性能随纤维、纳米材料掺量的变化规律,并建立其理论计算模型和公式。主要研究内容与结论如下:　　 (1)通过对13个不同配合比纤维纳米混凝土拌合物工作性能试验,系统研究了钢纤维体积率、纳米CaCO3掺量、纳米SiO2掺量和水胶比等因素对纤维纳米混凝土试件工作性能的影响。结果表明,随钢纤维掺量增加,纤维纳米混凝土坍落度逐渐减小,掺量增大到1.5％时,降幅达到37.5%;随纳米CaCO3掺量增加,坍落度先增加后减小,初凝时间逐渐缩短,终凝时间变化不显著;随纳米SiO2掺量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝终凝时间缩短;随水胶比增大,坍落度快速增大,初凝终凝时间迅速延长。　　 (2)通过117个150×150×150mm立方体试件的抗压强度试验、117个150×150×150mm立方体试件的劈拉强度试验、39个150×150×150mm立方体试件的劈拉.变形试验、117个100×100×400mm小梁的抗弯强度试验、39个100×100×400mm小梁的抗弯.变形试验及39个150×150×300mm棱柱体试件轴压应力.应变关系试验,系统研究了钢纤维体积率、纳米CaCO3掺量、纳米SiO2掺量和水胶比等因素对纤维纳米混凝土试件力学性能的影响规律。结果表明,随钢纤维掺量的增加,纤维纳米混凝土各龄期强度均呈增大趋势,早期劈拉强度增幅达30.6%,试件的荷载一挠度曲线愈加丰满,呈现明显的阶段性,变形能力提高;纳米CaCO3和纳米SiO2掺量在0‰-1%范围,随掺量增加,纤维纳米混凝土各龄期强度呈增大趋势,塑性变形性能提高,当掺量达到2%时,p-δ曲线下包围的面积减小,塑性变形能力降低,但仍高于不掺纳米材料对比组;随水胶比增大,纤维纳米混凝土试件各龄期承载力均明显下降,抗压强度、劈拉强度及降低、塑性变形能力有所改善,抗弯极限荷载和极限变形呈减小趋势,韧性和延性降低。　　 (3)系统研究了钢纤维体积率、纳米材料掺量、水胶比和龄期等因素对纤维纳米混凝土试件强度发展的影响规律。结果表明,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度及抗折强度与龄期的对数成正比例关系;建立了纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度及抗折强度与龄期、钢纤维体积率、纳米CaCO3掺量、纳米SiO2掺量及水胶比的数学关系模型。　　 (4)通过对纤维纳米混凝土水泥石基体的扫描电镜微观形貌观测,从微观层次上分析了纳米材料对纤维纳米混凝土试件工作性能和力学性能的影响机理。结果表明,纳米CaCO3对C3S水化起到晶核作用,促进C3S水化,其对混凝土基体的改善在于对C3S水化的促进作用和微填充效应;纳米SiO2的“晶核作用”可减小水泥石中板状C-H晶体的数量和尺寸。