混凝土以其丰富的可用性、易用性、高强度以及常态下的优良性能,成为最广泛应用的建筑材料。然而,普通混凝土（PC）的脆性行为一直是人们所关注的焦点。在混凝土中加入纤维有助于降低混凝土的脆性,并提高其抗裂性。混凝土的开裂需要着重考虑,因为这是其损伤的主要原因之一。纤维增强混凝土（FRC）用于阻裂,且在混凝土中单掺纤维已表现出较好的力学性能。单一长度纤维的加入有助于混凝土在单一尺度上阻裂,但混凝土的开裂是从微观到宏观的多尺度过程。单一长度纤维在特定尺度下是可以接受的,但其无法实现多尺度性能。近年来,混杂纤维混凝土（HFRC）作为FRC和PC的替代品得到了广泛的应用。纤维的混杂是为了获得每种纤维在其自身规模和尺度下的性能,并且不同纤维的组合会在多层次上产生互补的效果。从而采用混杂纤维制备的HFRC优于单一长度纤维制备的FRC的力学性能。因此,本论文研究多尺度纤维在混凝土中的混杂,以在不同尺度下获取整体最佳力学性能。选用三种类型纤维,即碳酸钙晶须、玄武岩纤维和钢纤维,分别在微观、细观、宏观层面限制裂缝。本研究的总体目标是利用自然资源中获得的矿物纤维玄武岩纤维,开发一种更好的、可持续的建筑材料。本博士课题的具体目标是将玄武岩纤维用于混杂纤维混凝土,研究其在各种环境条件下的具体性能,如室温、高温和侵蚀环境下。本论文对玄武岩纤维在混凝土中的应用进行了较系统地研究,对玄武岩纤维在混杂纤维混凝土中的开裂行为和分析模型的适用性进行评价。首先,通过对含有玄武岩纤维的混杂纤维混凝土的微观结构研究发现多尺度开裂现象,并考察分析模型的适用性,提出一种新的改进的增强指数（MRIv）,用以计算纤维长径比和纤维含量对混凝土复合材料性能的影响。然后进行配合比设计优化,研究不同玄武岩纤维长度和掺量的混杂纤维混凝土抗压性能和断裂性能,建立掺有玄武岩纤维的混杂纤维混凝土的压应力-应变曲线的分析模型,并给出其上升段和下降段的建议范围。同时,断裂参数的开裂阶段也通过扫描电镜予以分析。此外,还对掺有玄武岩纤维的混杂纤维混凝土的耐高温性能进行了测试,并与室温下混凝土试件的耐高温性能进行了比较,建立了考虑温度效应的玄武岩纤维混杂纤维混凝土的新本构模型。相应地,对玄武岩纤维的微观结构进行研究,以评价高温对玄武岩纤维以及纤维与基体相互作用的影响。最后,研究了玄武岩纤维混杂纤维混凝土在各种侵蚀环境下的耐久性,并提出了一种新的混杂纤维因子（FFhybrid）,将分析模型与力学属性联系起来。通过扫描电镜研究酸性以及硫酸盐环境对玄武岩纤维及其基体特征的影响。在各项工作中,以PC、单一长度纤维和无纤维HFRC的性能为参考。本研究取得的主要结论和成果包括:首先,玄武岩纤维的掺入显示了其在混杂纤维混凝土中应用的巨大潜力,表明其具有较好的抗开裂性能,并与分析模型具有良好的相容性。所提出改进的增强指数与实验结果吻合较好,有助于预测HFRC的强度特性。建立了玄武岩纤维混杂纤维混凝土的最佳配合比,以优化玄武岩纤维在混杂纤维混凝土抗压和断裂参数中的长度和掺量。不同长度和掺量的玄武岩纤维对HFRC有显著的促进作用,其抗压性能和断裂性能较不含玄武岩纤维的PC和HFRC有显著提高,分别为126%和258%。所提出的HFRC应力-应变曲线本构方程对预测实验行为具有很强的适用性,R2≥ 0.92。混凝土中的玄武岩纤维与混杂纤维（晶须和钢纤维）相互作用良好,可有效地改善混凝土的抗裂过程,最终提高混凝土的抗压和断裂性能。纤维的拉出、桥接以及适当的粘接是多尺度混杂纤维在不同层次上提供增强的最有效机理。在混杂纤维混凝土中掺加玄武岩纤维后,室温和850℃下其应力-应变响应、峰值应力、弹性模量、峰值应变、极限应变、韧性和韧性比均有显著地改善。此外,新提出的解析模型可用于从实验结果中精确计算应力-应变曲线的行为。结果表明,矿物玄武岩纤维在混杂纤维混凝土中表现出较好的高温抗压性能。在各种侵蚀环境下的实验结果显示,加入玄武岩纤维后,HFRC的吸水率、重量损失和强度都有显著提高,而玄武岩纤维表现出耐久性增强的整体适应性。此外,所提出混杂纤维因子（FFhybrid）与实验数据具有较好的拟合度,该混杂纤维因子有利于通过分析模型预测HFRC的力学性能。综上,掺有玄武岩纤维的混杂纤维混凝土各方面的整体力学性能最佳,与PC、单一长度FRC和不添加玄武岩纤维的HFRC相比,呈现出不同程度的性能改善。因此,可采用玄武岩纤维制备混杂纤维混凝土,用作结构材料。