随着我国基础设施建设步伐的加快,水利工程得到了快速的发展,水工混凝土结构在荷载和严酷自然环境等破坏因子的共同作用下,易出现表层侵蚀磨损、裂缝、冻融损伤等问题,其中裂缝是影响水工混凝土结构工程耐久性的最关键因素,从而影响水工混凝土结构的安全性和耐久性。纳米CaCO₃是一种纳米级材料,可以改善混凝土内部结构,减少多害孔及有害孔的生成。玄武岩纤维具有弹性模量高、抗拉强度高,能够有效增长混凝土抗裂性能,因此研究双掺纳米CaCO₃、玄武岩纤维增强混凝土断裂性能,对水工混凝土结构的耐久性和安全性具有重要的意义。本文开展的主要工作有:1.在混凝土中掺入0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%的纳米CaCO₃,分别进行3d、7d、14d、28d龄期不同掺量的纳米CaCO₃混凝土抗压强度、劈拉强度试验,试验结果表明:抗压与劈拉强度均随着纳米CaCO₃掺量的增强呈现先增长后下降趋势,通过SEM分析也证实纳米CaCO₃能够改善混凝土内部结构,促进水化反应,从而提升混凝土力学性能。2.在确定纳米CaCO₃最优掺量前提下,按照0.00%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的掺量,掺加长度为3mm、6mm、9mm、12mm的玄武岩纤维,分析双掺纳米CaCO₃玄武岩纤维对混凝土和易性、抗压强度、劈拉强度、抗弯强度及破坏形态的影响,试验结果表明:双掺纳米CaCO₃玄武岩纤维能改善混凝土破坏形态,降低混凝土和易性,增强混凝土抗压强度、劈拉强度、抗弯强度。3.按照上述双掺纳米CaCO₃玄武岩纤维混凝土配合比,进行预制缺口梁断裂试验,基于双K断裂模型,绘制P-CMOD图,分析得知纳米CaCO₃玄武岩纤维混凝土断裂分为三个阶段:裂缝不扩展、稳定扩展、失稳扩展,双掺纳米CaCO₃玄武岩纤维,能够不同程度的提升其起裂断裂韧度和失稳断裂韧度,综合分析得出长度为3mm,掺量为0.20%时,对纳米CaCO₃混凝土增韧阻裂效果最佳。4.基于蒙特卡罗方法,建立混凝土随机骨料模型,基于内聚力单元牵引-分离原则从细观层次对混凝土断裂破坏进行数值模拟,证实数值模拟结果与试验结果匹配程度较高,证明了数值模拟的可行性。