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本文是国家自然科学基金项目“纤维纳米混凝土及其高温中和高温后性能研究”(51178434)的主要内容之一。通过纤维纳米混凝土配合比试验、常温和高温中纤维纳米混凝土力学性能试验、SEM微观结构观测和XRD物相分析,重点研究纤维纳米混凝土配合比,常温和高温中纤维纳米混凝土抗压性能、劈拉性能、抗剪性能和弯曲韧性,纳米材料增强机理和纤维纳米混凝土高温劣化机理,建立相应的计算模型。主要内容如下:(1)通过22组配合比试验,研究纳米材料掺量、混凝土强度等级和钢纤维体积率对浆体富余系数和砂浆富余系数的影响,提出基于工作性的纤维纳米混凝土配合比设计方法。与传统配比设计方法相比,该配合比设计方法试验量小,适用性广,其结果可方便地换算成各因素对用水量和砂率的影响,并能够与传统配合比设计方法相衔接。(2)通过13组配合比共156个纤维纳米混凝土试件的抗压、劈拉、抗剪和弯曲韧性试验,研究了钢纤维体积率、纳米材料掺量和混凝土强度等级对纤维纳米混凝土抗压、劈拉和抗剪性能以及弯曲韧性的影响,分别建立了考虑纤维和纳米材料影响的纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度、抗剪强度和抗折强度的计算模型,提出了适合纤维纳米混凝土特点的韧性评价方法。(3)通过10组配合比共300个150mm×150mm×300mm纤维纳米混凝土棱柱体试件的高温中轴压试验,研究了温度、钢纤维体积率和纳米材料掺量对高温中纤维纳米混凝土抗压强度和轴压本构关系的影响,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土立方体抗压强度、棱柱体峰值应力、峰值应变和初始弹性模量的计算公式,建立了高温中纤维纳米混凝土轴压本构关系数学模型。(4)通过10组配合比共150个150mm×150mm×150mm纤维纳米混凝土标准立方体试件的高温中劈拉试验,研究了温度、钢纤维体积率和纳米材料掺量对高温中纤维纳米混凝土劈拉强度、峰值变形、劈拉荷载-横向变形曲线下包面积等的影响,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土劈拉强度计算公式以及高温中纤维纳米混凝土劈拉韧性评价方法。(5)通过10组配合比共150个100mm×100mm×400mm纤维纳米混凝土梁式试件的四点弯曲试验,研究了温度、钢纤维体积率和纳米材料掺量对高温中纤维纳米混凝土抗折强度、峰值挠度、荷载-挠度曲线下包面积等的影响,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土抗折强度计算公式以及高温中纤维纳米混凝土弯曲韧性评价方法。(6)通过SEM微观结构观测和XRD物相分析,研究了温度和纳米材料对纤维纳米混凝土微观结构和矿物组成的影响,探讨了纳米材料对纤维纳米混凝土微观性能的影响机理及纤维纳米混凝土高温劣化机理。