混凝土是指由胶结材料、骨料、水和添加剂经过拌和、密实成型和一定时间的养护后硬化形成的复合材料。混凝土强度大、抗压性能好、坚固耐用、原料来源广泛、成本低廉、可塑性强,因此成为世界范围内使用量最大的人造土木工程及建筑材料。但是,混凝土同时存在抗拉性能差、脆性大、韧性差等缺点,并且在成型和使用过程中容易出现开裂现象。近年来,随着合成纤维工业的发展,合成纤维的产量和性能大幅度增长和提高,合成纤维格栅替代部分钢筋材料作为次要加强筋抑制混凝土裂缝的发展成为可能。其中,聚丙烯纤维具有轻质,高强,韧性好,耐腐蚀,掺量低,成本低等优点,符合当今混凝土“轻质高强,提高韧性”的应用要求而大量被应用于纤维增强混凝土领域。然而,聚丙烯格栅同样存在抗老化性能差、表面活性低、与混凝土界面性能差等缺点,给聚丙烯格栅增强混凝土在工程领域的推广带来了很大困难。本文以聚丙烯格栅增强混凝土为研究对象,通过对聚丙烯格栅抗老化处理和表面改性提高聚丙烯格栅增强混凝土的各项性能,并采用测试和理论模型相结合的方法对聚丙烯格栅增强混凝土结构裂缝演化行为进行了研究。主要内容包括:(1)使用原位聚合和相分离法制备出一种具有三层皮芯结构的抗老化胶囊,用于提高聚丙烯纤维的抗老化性。通过干湿交替和冻融循环耦合作用的诱导老化条件,测试胶囊型抗老化剂对聚丙烯纤维抗老化性能的影响。研究结果表明:0.4wt%含量的胶囊型抗老化剂提高了聚丙烯纤维的抗老化性能,减少老化现象引起的聚丙烯纤维性能衰退。(2)基于声发射监测技术,利用纤维抽拔测试研究了聚丙烯纤维束与混凝土间界面损伤行为。根据声发射信号和抽拔测试结果,建立了界面滑移模型,探讨了界面损伤过程中界面上应力与变形分布情况。该模型由5个阶段组成,分别为弹性变形阶段、弹性-软化阶段、弹性-软化-脱粘阶段、软化-脱粘阶段和脱粘阶段。(3)利用纱罗组织将聚丙烯纤维织成聚丙烯格栅,使用丙烯酸和氧化石墨烯的表面接枝反应提高聚丙烯格栅的表面活性。通过对聚丙烯格栅表面化学成分、亲水性及形貌的表征,分析了丙烯酸和氧化石墨烯接枝对改善聚丙烯格栅表面活性的作用。通过对聚丙烯格栅增强混凝土抗冻融性能的测试,分析了格栅表面改性对混凝土抗冻融性能的影响。结果表明:聚丙烯格栅表面活性的提高抑制了混凝土在冻融循环作用下的性能衰退行为。(4)通过测试聚丙烯格栅增强混凝土压缩和弯曲性能,研究了聚丙烯格栅增强混凝土力学性能和吸能特性。通过对测试后混凝土样品表面结构裂缝形态和走向的研究,分析了聚丙烯格栅在混凝土结构裂缝演化中的作用。结果表明:聚丙烯格栅提高了混凝土韧性,增加了能量吸收能力。缩小了结构裂缝的尺寸,保持了混凝土在载荷作用下的整体性。本文的研究结果为聚丙烯格栅增强混凝土的进一步科学研究和工程领域的应用提供了理论基础。