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纳米级矿物掺合料与纤维素纤维增强混凝土的凝固过程中，纤维素纤维可以有效减少裂纹数量，并细化裂纹；在载荷作用过程中，纤维素具有桥联阻裂作用，推迟并抑制裂纹的开裂和扩展。纳米级矿物掺合料有效改善混凝土孔结构和密实性。因此，与普通素混凝土相比，纳米微粉与纤维素增强混凝土具有优异的耐久性能，可广泛应用于房屋、桥梁、水工、随道和核反应堆防护建筑中。本文从理论分析与试验综合研究入手，对混凝土宏观力学性能、耐久性能及其微观结构进行深入研究，有针对性的研究能适应恶劣环境具有良好耐久性的混凝土，以延长混凝土结构的使用寿命并降低维护成本。主要研究内容如下：
首先，通过试验分析确定纳米SiO2和纳米CaCO3对水泥需水量、凝结时间和强度等物理力学性能的影响；在此基础上，确定纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维复合混凝土的配合比；对混凝土的宏观力学性能进行试验研究，分析纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维对混凝土强度的影响规律，揭示纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土强度的改善机理；利用神经网络技术和多元回归方法对纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维复合混凝土的强度进行了预测。
其次，针对宁夏地区硫酸盐腐蚀严重的问题，采用干湿循环法对纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维复合混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能进行试验研究，分析纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维对耐腐蚀性的影响规律，揭示其对混凝土耐腐蚀性的改善机理；建立了混凝土耐硫酸盐腐蚀的寿命预测模型，并采用该模型计算出各种混凝土的使用寿命。
第三，采用慢冻法对常态混凝土和纳米级矿物掺合料与纤维素纤维增强混凝土的抗冻性进行对比试验研究，分析了各种掺合料对混凝土抗冻性的影响规律，揭示了纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土抗冻性的作用机理。
第四，残余力学性能是衡量结构材料高温性能优劣的重要标志之一。通过高温电炉加热模拟火灾，从材料和受高温温度两方面研究了混凝土在经历不同高温后外观形貌和残余抗压强度的变化规律。结果表明，纤维素纤维可以改善混凝土的爆裂性能。利用有限元法和Ansys软件对混凝土经受高温时内部温度场的分布进行了模拟。
最后，利用电镜扫描(SEM)方法分析了纤维素纤维和纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土微观结构的影响。从微观角度探讨了复掺纳米SiO2和纳米CaCO3和纤维素纤维增强混凝土的力学性能、耐硫酸盐腐蚀、抗冻性机理。