应变硬化纤维增强水泥基复合材料（Strain Hardening Cementitious Composites,SHCC）是一种具有超高韧性的纤维增强水泥基复合材料,这种材料在承受荷载后会表现出独特的多缝开裂的破坏模式,因而具有了优异的变形及能量吸收能力,同时可控制的裂缝宽度使其获得了远超普通混凝土的耐久性能。因此,SHCC广泛应用于建筑结构工程,道路工程,水利工程,军事防护等诸多领域。随着科技武器的更新迭代,军事防护建筑及抗爆抗冲击工程对建筑材料提出了更高的要求。如何通过各种强韧化方法进一步优化SHCC性能,成为其国防工程中进一步推广应用的必经之路。众所周知SHCC的力学性能由纤维、基体、纤维/基体的界面三者间的相互作用共同决定,三者间的性能必须满足微观力学设计模型的要求。因此SHCC的强韧化设计需要从微观力学模型出发,首先通过数值模拟的方法明确纤维、基体和界面微观力学参数对其宏观性能的影响机制;然后利用各种改性方法调控其微观力学参数,实现SHCC的强韧化。基于此思路本文采用纤维表面改性、基体改性和纤维混杂的方法,调控SHCC微观力学参数,优化了SHCC的力学性能。考虑到高强高韧SHCC在抗震、国防工程中巨大的应用潜力,研究了上述改性方法对SHCC的动态冲击性能的影响。首先,从SHCC微观力学设计理论出发,在已有的SHCC设计方法的基础上,考虑基体中缺陷尺寸与分布的不均匀性导致的基体开裂强度离散性,通过编程实现了SHCC单轴拉伸行为模拟,并验证了该数值模拟的有效性。通过参数分析研究不同的微观力学参数对材料单轴拉伸应力应变关系的影响规律。提高界面摩擦力,降低基体的断裂韧度,调节基体缺陷尺寸的大小和分布范围可以显著提高SHCC拉伸性能,为SHCC强韧化设计奠定了基础。然后,基于微观力学模型,采用三种改性方法实现SHCC的强韧化。（1）利用硅烷偶联剂（Silane Coupling Agent,SCA）改性聚乙烯（Polyethylene,PE）纤维表面,首先通过表面能分析筛选出适合用于PE纤维改性的SCA。改性后PE纤维憎水性降低,纤维与基体的界面摩擦力显著提高。经过界面改性后SHCC的拉伸强度和拉伸应变分别提高了48.1%和112%。微观力学模型分析进一步揭示了界面改性在提高材料性能和节约纤维掺量方面的重要作用。（2）利用可再分散胶粉乙烯-醋酸乙烯酯（Ethylene vinyl acetate,EVA）对基体改性,随着EVA掺量的增加,基体中的缺陷尺寸变小,分布变窄,基体的弹性模量和断裂韧度降低,纤维与基体的界面摩擦力提高,SHCC的抗拉强度和拉伸应变明显提高,但是过量的EVA会造成抗压强度的损失过大,综合分析后确定了EVA的推荐掺量。（3）利用钢纤维（Steel fiber,ST）与PE纤维混杂,首先研究了钢纤维和PE纤维混杂比例对SHCC力学性能的影响规律,发现在单掺PE纤维SHCC饱和开裂条件下,混杂钢纤维可进一步提高抗压强度、拉伸强度和拉伸应变。通过推导开裂饱和指数（Cracking Saturated Index,CSI）的计算模型,修正了计算SHCC的准应变硬化指数（Pseudo Strain Hardening,PSH）所需要的开裂强度和桥应力计算模型,提出了一种基于饱和开裂的混杂纤维增强SHCC的设计方法,给出了纤维混杂比例的确定方法。最后,自主设计搭建了以落锤冲击为动力源的混凝土动态拉伸性能试验装置,研究了改性前后SHCC在不同应变率下的动态拉伸性能。经过硅烷偶联剂界面改性的SHCC试件的动态拉伸强度和冲击能均高于未改性的试件,但是改性后SHCC的动态强度因子（Dynamic intensity factor,DIF）小于改性前的;EVA的加入对SHCC的动态拉伸强度影响较小,但会降低SHCC的冲击能,抗拉强度的DIF随着EVA掺量的增加而变小;钢纤维能显著提高SHCC的动态拉伸强度和开裂强度。同时适量的钢纤维混杂并不会降低材料的冲击应变。试件的开裂强度DIF随着钢纤维掺量的增加而降低,而抗拉强度和应变能DIF随着钢纤维掺量的增加而增加。最后将实验测得SHCC抗拉强度和开裂强度的DIF随应变率变化的关系与用于预测水泥基材料DIF和应变率关系的模型进行对比。结果表明,开裂强度DIF的变化规律与混凝土较为接近,但是抗拉强度DIF的变化规律受界面摩擦力的影响较大。