纤维水泥(混凝土)是一种新型特种水泥基复合材料,克服了普通混凝土材料高脆、低韧的秉性。当前,普遍采用的纤维材料有钢纤维、碳纤维、玻璃纤维及各种有机聚合纤维。但它们或易起团、或耐久性低、或价格昂贵、或不环保,其性能与价格及能源消耗之间的矛盾始终是制约它们推广的“瓶颈”。故高强度、高弹性模量、高耐久而且廉价、且具备可持续发展特征的新型纤维已经成为当前迫切需要发展的增强、增韧材料。碳酸钙晶须作为一种以价格低廉的碳酸钙为原材料,通过人为控制、以单晶形式生长的形状类似于短纤维、而尺寸远小于短纤维的须状单晶体。其强度和模量接近于完整晶体材料键位强度的理论值,具有高强度、高模量、优良的耐热与隔热性能,兼具纤维和矿物微细粉的双重复合作用,显示出优异的物理化学性质和机械性能,成为理想的增强材料。本研究首先验证了碳酸钙晶须与水泥基材料具有良好的相容性,进而探讨了其掺量对于水泥基材料的力学性能、微观结构的改善效果、补强增韧机理,并进行了碳酸钙晶须改性及其与水泥基复合界面性能的优化等内容的研究与分析。主要工作和成果如下：(1)分析了碳酸钙晶须在硅酸盐水泥水化碱性环境中的适用性和耐久性,通过理论分析、模拟实验、加速老化试验以及长龄期观察等四个步骤,比较全面的证实了该晶须材料在水泥碱性环境中可以良好存在并发挥补强增韧效应。(2)不同掺量水平下,碳酸钙晶须掺量对水泥基复合材料力学性能均有比较可观的增强效果：低掺量水平下,掺量为2.0%时,较纯水泥28天抗压强度提高12.83%；掺量为3.0%时,抗弯强度达到最大值,比纯水泥提高33.12%。而且碳酸钙晶须对水泥浆料流动度的劣化影响不显著,明显低于碳纤维。高掺量水平下,掺量20%时,抗弯强度与纯水泥试块相比提高了39.7%；碳酸钙晶须对水泥基材料抗冲击性能的改善效果随着晶须掺量的增加而逐渐明显；掺量为30%时,抗劈拉强度达到最大值2.27 MPa,与纯水泥相比增加了36.34%。(3)通过SEM, TEM, XRD等手段,结合微观结构形貌和力学性能,对碳酸钙晶须在水泥中的增强机理进行了较为系统的分析和归纳。结果显示,碳酸钙晶须可显著改善水泥基材料微观结构、实现增韧增强效果,并验证了晶须在脆性材料中“晶须拔出”“裂纹偏转”、“裂纹桥联”等增韧机理。(4)采用矿物微细粉(微细矿粉、微硅粉)对碳酸钙晶须进行表面改性及与水泥基界面的优化,并分析了相关机理。与纯晶须增强水泥试块比,微细矿粉最佳掺量时,抗压强度、抗弯强度、抗劈拉强度,分别提高12.26%,96.08%和92.57%；微硅粉最佳掺量时,抗弯强度、抗劈拉强度,与纯水泥试块比,分别提高55.929%和121.14%,改性效果明显。(5)将碳酸钙晶须与普通聚丙烯纤维混杂用于水泥混凝土材料中,实现了不用种类、不同尺寸、不同弹性模量纤维的复合化,探索了对水泥基复合材料在全尺度概念上的增强,并对混杂纤维复合增强的级配和机理进行了分析。本研究首次将碳酸钙晶须这一新型晶体纤维状材料应用于通用水泥中,通过改善复合材料的微观结构、力学性能,实现增强增韧的目标,显著提高增强体系的综合性能。无疑,碳酸钙晶须将成为水泥基增强材料的新锐,为纤维混凝土的研究和应用开拓了新的领域。