由于具有优异的力学性能、导电性能、热学性能及分散能力(良好表面润湿性)等优点,镀镍碳纳米管是制备(超)高性能、多功能/智能混凝土的一种优异增强/改性纳米填料。本论文主要研究了镀镍碳纳米管的长度、直径及掺量对超高性能混凝土的力学性能与电学性能的影响规律,建立了复合材料单轴受压本构关系,并比较了不同水灰比、不同水泥种类下镀镍碳纳米管对复合材料力学性能的增强作用,同时通过微观结构、水化产物特征分析及理论计算探讨了镀镍碳纳米管对复合材料力学性能/电学性能的增强/改性机理。具体研究内容与结果如下:(1)制备了不同长径比、不同掺量的镀镍碳纳米管复合超高性能混凝土,并测试了其力学及导电性能,以研究碳纳米管长径比和掺量对复合材料性能的影响规律。研究结果表明,大长径比的镀镍碳纳米管在低掺量下(碳纳米管掺量仅为O.1wt.%)即可显著改善超高性能混凝土的力学性能,而小长径比的镀镍碳纳米管在高掺量下可发挥更好的增强作用。长径比为125的镀镍碳纳米管在0.5wt.%掺量下的复合材料抗折强度/折后抗压强度可提高33.98%/25.24%。长径比为1500的镀镍碳纳米管在0.5wt.%掺量下可使复合材料的压缩韧性、弯曲韧性分别增长46.77%、41.25%。掺加0.25wt.%长径比为1000的镀镍碳纳米管复合材料的弹性模量和泊松比可分别提高17.80%和41.68%。通过连续损伤力学理论建立的复合材料单轴受压本构模型可较好地描述其应力-应变关系。镀镍碳纳米管可降低超高性能混凝土早期的电阻率,0.25wt.%长径比为200的镀镍碳纳米管可使复合材料3d/7d的电阻率降低35.76%/52.32%。(2)用两种水泥、两种水灰比制备了镀镍碳纳米管复合超高性能混凝土,以研究不同水泥种类、不同水灰比对镀镍碳纳米管复合材料力学性能增强行为的作用规律。研究结果表明,使用硅酸盐水泥比使用普通硅酸盐水泥更能充分地发挥镀镍碳纳米管对复合材料的抗折增强作用,同时水灰比为0.3的镀镍碳纳米管复合材料抗折增强效果优于水灰比为0.24的复合材料,使用硅酸盐水泥、0.3的水灰比制备的镀镍碳纳米管复合超高性能混凝土的抗折强度可提高20-30%。以硅酸盐水泥为胶凝材料、水灰比为0.3及以普通硅酸盐水泥为胶凝材料、水灰比为0.24的镀镍碳纳米管复合材料折后抗压强度均有提高,提高范围分别在20-25%和15-20%。总体而言,使用硅酸盐水泥、0.3的水灰比可最大程度地发挥镀镍碳纳米管对复合材料力学性能的增强作用。(3)分析了镀镍碳纳米管复合超高性能混凝土的微观结构和水化产物特征,同时基于纤维增强水泥基材料的计算理论,探讨了镀镍碳纳米管对复合材料力学和电学性能的增强及改性机理。分析表明长径比为1000和125的镀镍碳纳米管复合超高性能混凝土均具有较高的界面粘结强度、较小的孔隙率和最可几孔径、均匀的孔径分布、较高的水化硅酸钙凝胶聚合度,故它们的力学增强作用较明显;长径比为1500的镀镍碳纳米管复合材料中发挥拔出效应的碳纳米管数量多、复合效率高,可有效抑制微裂纹的形成与发展,故其增韧效果明显。综合而言,镀镍碳纳米管的掺入有利于阻止复合材料中微裂纹的产生与扩展、改善孔隙结构、降低氢氧化钙晶体取向、促进水化硅酸钙中的硅氧四面体结构由二聚体向二聚体短链转变而提高水化硅酸钙凝胶的聚合度,且计算结果表明复合材料基体中镀镍碳纳米管均为拔出破坏、失效时可消耗大量能量,从而有效地增强了复合材料的力学性能。镀镍碳纳米管自身具有优异的导电性能且其在混凝土基体中相互搭接,有利于形成导电网络结构,故可改善复合材料的电学性能;而在水化过程中,水化产物附着在镀镍碳纳米管表面减少了镀镍碳纳米管的接触点,使得镀镍碳纳米管对复合材料导电性能的改性作用随龄期的增长而减小。