抗渗性是混凝土材料的一个重要指标。许多工程往往因混凝土结构渗透病害而未达到设计使用年限,并造成巨大的经济损失。普通混凝土的抗渗性能难以满足现代土木工程在特殊环境条件下结构对强度、适用性和耐久性等方面要求。以往研究表明:在水泥基体中掺入适量纤维,可改善混凝土的抗渗性能,并提高混凝土构件的耐久性能。本文将3种不同尺寸的聚丙烯纤维按一定比例混掺到混凝土试件中(称为多尺寸聚丙烯纤维混凝土),并通过宏观和细观试验以及理论分析,研究纤维和荷载对混凝土渗透性的影响规律,揭示多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗渗机理。最后利用支持向量机回归分析,建立混凝土抗渗性预测模型。主要研究内容和成果如下:(1)通过聚丙烯纤维混凝土抗压强度和抗渗性试验,获得了纤维对混凝土抗压强度、渗水高度的影响规律。结果表明:掺入聚丙烯纤维可提高混凝土抗压强度和抗渗性能;混掺粗细纤维对混凝土抗渗性能提升优于单掺纤维,且在纤维总掺量相同时,细纤维比例较多更利于提高混凝土抗渗性;多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗渗性最优;聚丙烯纤维混凝土的强度与其渗透系数的对数存在线性函数关系。(2)通过聚丙烯纤维混凝土的氯离子渗透性试验和毛细吸水试验,获得了纤维和荷载等因素对混凝土氯离子扩散系数和毛细吸水量的影响规律。结果表明:混凝土氯离子扩散系数和毛细吸水量总体上随荷载的增大而提高;部分试件在应力比(荷载与极限抗压强度比值)为0.6-0.8之间,出现临界应力现象;低应力水平下细纤维对混凝土抗渗性提升优于粗纤维,当荷载水平超过临界应力时,粗纤维提升效果更明显;在不同应力水平下混掺纤维混凝土抗渗性优于单掺纤维混凝土,而多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗渗效果依旧表现最好。卸载后,混凝土裂缝存在闭合现象,而裂缝闭合程度与持荷时间有关,卸载后混凝土渗透性低于持荷时;持荷120min、应力比为0.8时,卸载后毛细吸水量占持荷时的90%左右。(3)通过纤维混凝土的核磁共振和压汞试验,获得纤维和荷载对混凝土孔隙率、最可及孔径、孔径分布等孔结构的影响规律。结果表明:掺入纤维可降低最可几孔径、临界孔径和有害孔占比;混掺纤维对孔结构改善效果优于单掺纤维,多尺寸聚丙烯纤维混凝土孔结构最优;混凝土最可几孔径、临界孔径和有害孔占比随着荷载的增加而增大;在应力比为0.8时,素混凝土临界孔径达到有害孔径范围,其有害孔占比最高;掺入纤维可缓解荷载对混凝土孔结构的破坏,粗纤维对大孔抑制作用优于细纤维,细纤维对微小孔隙抑制作用优于粗纤维,多尺寸聚丙烯纤维对混凝土孔结构改善效果最好。(4)基于抗渗性试验结果,结合核磁共振、压汞和电镜扫描试验,研究纤维增强混凝土抗渗性机理。结果表明:纤维掺入混凝土后,改善基体孔结构,明显降低基体连通性和有害孔占比,增韧阻裂性能提高,缓解了荷载对混凝土孔结构的破坏程度;细纤维对微小孔隙的抑制作用更为显著,粗纤维对大孔裂缝的抑制作用大于细纤维,粗细纤维没有明确的工作区域分界线。不同尺寸纤维能够取长补短、协同作用,对不同时期、不同孔径裂隙的产生与发展起到阻碍抑制作用,从而提高混凝土抗渗性能。(5)支持向量机分析方法可利用纤维混凝土抗渗性试验数据,建立多因素下复杂非线性关系的预测模型,该模型具有较高的预测准确性和良好的泛化能力。经验证:通过对卸载后的试验数据进行训练后可以较为准确地预测持荷时的抗渗性能。