聚丙烯纤维作为一种加筋材料被用于混凝土中可以改善混凝土的脆性,提高混凝土抗拉性能。磨细粒化高炉矿渣作为一种工业废弃物代替部分水泥被掺入聚丙烯纤维混凝土,能够充分利用固体废弃物,节约水泥,降低聚丙烯纤维混凝土价格。聚羧酸系超塑化剂作为一种环保高效的减水剂提高了自身与胶结料的相容性。本文针对矿渣聚丙烯纤维混凝土存在的若干理论与技术问题,以掺入高分散性聚丙烯纤维和磨细粒化高炉矿渣的混凝土作为研究对象,采用室内试验和理论分析相结合的方法,重点研究新鲜混凝土的性能、硬化后混凝土的超声波脉冲速率、基本力学性能和抗弯疲劳性能,得出如下主要结论:聚羧酸系超塑化剂与聚丙烯纤维和矿渣的相容性较好,能显著减少塌落度经时损失;聚丙烯纤维的掺入使倒塌落度筒时间延长,有效抑制混凝土自由收缩,增加含气量,减小混凝土密度。矿渣的掺入也延长了倒塌落度筒时间,减少混凝土密度,有效抑制混凝土自由收缩,但对含气量影响不显著;聚羧酸系超塑化剂对含气量、自由收缩量及饱和面干密度都有显著影响。聚丙烯纤维降低了混凝土抗压强度和弹性模量,增加了泊松比;矿渣提高了混凝土的抗压强度和弹性模量;聚羧酸系超塑化剂与水泥的相容性较好。聚丙烯纤维、矿渣和聚羧酸系超塑化剂的复合效应明显。基于实验数据建立了弹性模量和抗压强度之间的关系式,适于矿渣聚丙烯纤维混凝土。电镜扫描测试分析表明,配比不同的混凝土产生了不同形状和性能的水化物,对混凝土宏观抗压强度影响显著。体积掺量0.1%～0.8%的聚丙烯纤维均提高了混凝土抗劈拉强度,水泥替代率为35%～65%矿渣的掺入也提高了混凝土抗劈拉强度,其中0.4%聚丙烯纤维和为45%的磨细高炉粒化矿渣得到了最高的抗劈拉强度,与对照组相比,可提高1.72倍混凝土抗劈拉强度,聚丙烯纤维和矿渣复合效应显著。SEM照片从微观结构方面揭示了强化作用机理。抗劈拉强度在相应抗压强度的10%～12%之间,抗压强度与抗劈拉强度之间存在1.5075次幂的相关关系。聚丙烯纤维抑制了微裂缝的扩展,延缓和抑制了宏观裂缝的出现和发展,提高了混凝土抗弯强度。聚丙烯纤维提高了持荷变形能力,增加了混凝土吸收能量的能力,提高了混凝土的韧性。矿渣及其水化物增加了基体微观结构的密实性,提高了混凝土抗弯强度。化学和物理分析认为,0.1%～0.6%聚丙烯纤维和低于55%含量的矿渣复合效应显著。0.4%聚丙烯纤维与55%矿渣复掺得到最高的抗弯强度和韧性指数;0.6%聚丙烯纤维与45%矿渣复掺得到最高的残余强度因子。累积抗弯疲劳强度能更准确地评价混凝土抗弯疲劳性能。聚丙烯纤维提高了混凝土累积抗弯疲劳强度和抗疲劳寿命;电镜扫描测试分析表明矿渣及其水化物使混凝土结构密实,改善界面过渡层ITZ结构,有益于混凝土抗弯疲劳性能的提高;抗弯疲劳性能随着应力水平提高而下降,应力水平与疲劳次数之间的S-N数学模型可用于预测20Hz定频率动疲劳荷载下矿渣聚丙烯纤维混凝土工程寿命;测试频率越高,抗弯疲劳性能越差,疲劳荷载频率与疲劳次数之间的F-N数学模型可用于预测变频率动疲劳荷载下矿渣聚丙烯纤维混凝土工程寿命。超声波脉冲速率随着聚丙烯纤维掺量增加而降低,随着矿渣含量的增加而增大,聚羧酸系超塑化剂掺量对超声波脉冲速率影响不大;相对误差分析结果表明,所建立的超声波脉冲速率预测模型是可靠的,利用超声波速率与抗压强度之间的关系,可用于实际工程中矿渣聚丙烯纤维混凝土的无损检测和强度预测。研究结果证明,矿渣聚丙烯纤维混凝土是一种性价比较高的新型建筑材料,在水利工程和土木建筑工程中具有广阔的应用前景。