高密实纤维增强复合材料(Compact Reinforced Composite,缩写CRC)是钢纤维增强混凝土的一种。CRC相对于普通混凝土有更好的抗压性能、抗拉性能、耐久性、耐磨性、阻裂能力以及钢筋与混凝土之间很好的黏结性能,因此CRC被广泛应用于抗震结构、抗冲击结构以及混凝土结构的修复。在恶劣的条件下,CRC既可以使被修复的结构构件更加牢固可靠,又可以减少维护的费用,具有很好的市场竞争力。当前,国内对CRC力学性能的研究还很少,影响了该材料的推广应用。因此,研究CRC的力学性能,有较好的理论意义以及应用价值。本文的研究内容和成果如下:(1)采用基于最大堆积密度理论的G.Hüsken计算方法确定石英砂的级配,并对其进行试验验证;通过单因素试验法对比分析水胶比、砂胶比和钢纤维掺量对CRC浆体坍落度的影响,找出了CRC的最优配合比,建立了立方体抗压强度与钢纤维体积维掺量的关系式。(2)对CRC棱柱体进行单轴受压试验,分析其破坏过程和破坏机理;根据试验结果,提出了CRC棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的换算系数、CRC的割线模量和原点弹性模量以及泊松比;基于CRC应力-应变曲线上升段的试验结果,通过理论分析,建立了CRC单轴受压上升段曲线的数学模型。(3)从细观力学角度出发,基于蒙特卡洛方法,使用Matlab软件编写钢纤维随机投放程序,生成纤维两端点坐标,建立了钢纤维随机分布三维模型;通过AutoCAD和Rhino软件的共同作用,将大量的钢纤维数据导入Abaqus中,在Abaqus中直接生成复杂的钢纤维分布模型,进行非线性有限元分析;讨论了钢纤维分布的随机性和其特征比对材料性能的影响,并比较模拟结果与试验结果,证明了该模拟方法的可靠性。(4)通过拟静力试验,完成了2个CRC修复的型钢混凝土异形梁柱节点抗震性能试验;对试件修复前和修复后的破坏形态、CRC与普通混凝土黏结性能、承载能力、强度和刚度退化、耗能能力进行分析,并对修复后节点试件的抗震性能进行了综合评价。结果表明:CRC与普通混凝土黏结能力较好;如修复措施得当,修复后试件的承载力能够基本得到恢复;修复后试件的初始刚度比原试件有所降低,但滞回曲线较饱满,强度和刚度退化较缓慢,耗能能力较好。