纤维增强树脂基复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)具有轻质高强与耐腐蚀等优点,已经广泛应用于医疗、汽车、航天及土木工程等领域。传统FRP复合材料的增强纤维主要为碳纤维、玻璃纤维与玄武岩纤维等无机纤维,可再生的植物纤维是复合材料研究与应用中新的方向。植物纤维具有环境友好、来源广泛以及价格较为低廉等优势,但其力学性能相对较低,且易吸收水分,可能导致耐湿热性能问题。同时,植物纤维复合材料在土木工程中的应用主要以非结构材料为主,如结构装饰等,较少用于土木工程结构的增强或加固。因此,有必要研究植物纤维的性能提升方法,探索植物纤维复合材料在土木工程领域的应用。本文以亚麻纤维为研究对象,通过拉力下碱化处理提高亚麻纤维及其增强环氧树脂复合材料(FFRP)性能,通过约束混凝土圆柱研究亚麻纤维复合材料的结构应用特性,主要研究内容如下:(1)亚麻纤维在拉力下碱化处理改性研究。本文分别对单根亚麻纤维及纤维束进行张力下碱化处理,研究了不同的张力及处理速率对纤维力学性能的影响,得到了优化的处理工艺。验证了碱化处理可以大幅度提高纤维的拉伸强度(如优化处理条件下单纤维的拉伸强度可提高62%),同时,提高了纤维的拉伸屈服应变;通过XRD及XPS测试了纤维的晶体参数与表面元素,结合单纤维的拉伸特性变化,分析得到张力下碱化处理提高了亚麻纤维内部无定型区纤维素分子链的取向,并认为,这是纤维处理后强度提高的主要原因。(2)亚麻纤维增强复合材料板的性能研究。研究了亚麻纤维在拉力下碱化处理改性对其复合材料板材力学及热力学性能的影响;研究了亚麻与玄武岩纤维混杂复合材料(HFRP)的力学性能,得到了HFRP在98%湿度条件下的力学性能退化规律;研究了亚麻纤维布的纤维取向对FFRP板的力学性能的影响。结果表明,张力下碱化处理有效地提高了单向亚麻纤维束增强复合材料的拉伸性能,得到了优化的处理工艺;在98%湿度条件下,FFRP具有较大的吸水率,力学性能下降明显,亚麻与玄武岩纤维混杂增强复合材料(HFRP)的力学性能及水吸收性能均符合混合定律;本文提出了适合FFRP拉伸应力-应变曲线二阶段特性的拉伸模量拟合公式,亦可计算HFRP的拉伸模量。亚麻纤维布增强复合材料在经纬向的拉伸性能有较大差异。(3)亚麻纤维复合材料约束混凝土柱抗压性能研究。研究了单向FFRP管在单调及反复轴压作用下的力学性能,研究了不同纤维含量及不同混杂形式(即亚麻纤维与玄武岩纤维分布方式)的HFRP管约束混凝土的轴压性能,研究了双向FFRP布约束混凝土圆柱的轴压性能并与现有设计模型对比。结果表明,FFRP管约束混凝土柱在反复轴压作用下,其滞回应力-应变曲线的包络线低于单调轴压的应力-应变曲线,这是由于随着循环拉伸次数的增加FFRP模量发生退化;发现不同混杂形式对HFRP约束混凝土柱结构的强度影响不大,现有的分析模型结合本文提出的FFRP及HFRP模量计算公式可以较为准确地预测混凝土填充HFRP管的轴压性能;双向FFRP约束混凝土的轴压应力-应变曲线的设计模型应根据约束材料的拉伸强度及模量确定,这是由于不同取向的亚麻纤维布增强复合材料的性能具有较大差异,对混凝土柱的承载力与最大应变有较大影响。