本论文主要研究了多个尺度纤维组合对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)应变硬化效果的影响。不同尺度的纤维掺入UHPC后,能够协同互补,在不同的受力阶段和结构层次上充分发挥作用,达到逐级阻裂和增韧增强的目的。首先,通过比较两种聚合物纤维(PVA纤维和PE纤维)分别掺入UHPC后试件的强度和韧性,优选出较好的聚合物纤维。其次,将优选出的聚合物纤维以不同比例与大尺度端钩型钢纤维双掺,研究两尺度纤维混杂对UHPC应变硬化效果的影响,并寻找最佳聚合物-钢纤维双掺比例。同时,将大尺度端钩型钢纤维与中尺度的平直型钢纤维按不同比例双掺以确定最佳钢纤维-钢纤维双掺比例。然后,将上述最佳双掺比例应用在聚合物纤维、中尺度钢纤维和大尺度钢纤维上进行三掺组合,同时选用小尺度钢纤维代替聚合物纤维进行对照,以探索三尺度纤维混杂对UHPC应变硬化行为的影响。最后,在纤维三掺组合的基础上,添加纳米纤维,从而在纳米级、微米级、毫米级多个尺度多个层次上对UHPC进行增强增韧,进一步实现更好的应变硬化效果。试验测试的力学性能包括抗压强度、劈裂抗拉强度、三点弯曲断裂能、四点弯曲性能和直接拉伸性能。研究结果表明,在0.18水胶比下,PE纤维对UHPC的增韧效果比PVA纤维更好。钢-PE、钢-钢两尺度纤维组合时,随着大尺度端钩型钢纤维掺量的增加,UHPC的抗压强度、劈裂抗拉强度、三点弯曲断裂能、弯曲韧性值和抗拉强度均呈增大趋势,强度和韧性均有所提高,应变硬化也效果更加明显。其中,大尺度钢纤维1.5%、中尺度PE纤维0.5%的纤维组合和大尺度钢纤维1.5%、中尺度钢纤维0.5%的纤维组合,对提高UHPC的应变硬化效果最优。三尺度纤维组合在两尺度纤维组合的基础上调整了大尺度钢纤维的比例,峰值荷载变化不大,三点弯曲断裂能和弯曲韧性值均有所提高。四尺度纤维组合在三尺度维组合的基础上掺加纳米纤维,强度和韧性均有一定的提高。其中纳米碳纤维(CNF)和羧基化碳纳米管(CNT2)的掺入更有利于UHPC韧性、直接拉伸性能的提高。0.lwt%掺量下,掺入CNF和CNT2后,UHPC三点弯曲断裂能分别提高37.4%和4.3%。四点弯曲等效弯曲强度分别提高20.0%和22.4%,极限拉应变提高14.3%和75%,直接拉伸断裂能分别提高26%和95.4%。同时,微观试验结果表明,纳米纤维能通过填充水泥水化产物之间的孔结构将粗大孔细化,改善了混凝土内部的孔结构,从而使微观结构更加致密,有效地限制了有害孔的形成。多尺度纤维组合的阻裂效果是逐级和多层次的,这使得UHPC经历了一个裂缝稳定产生和扩展的过程才达到破坏。因此相较于单一尺度纤维,多尺度纤维组合UHPC强度、韧性更好,应变硬化效果更佳。