普通混凝土抗拉强度低、脆性大、极限延伸率低、污染严重等缺点。由水泥、硅灰、石英砂以及混杂钢纤维组成的混杂钢纤维增强自密实混凝土(Hybrid Steel Fiber Self-Compacting Concrete,简称HSFSCC),综合了自密实混凝土和钢纤维混凝土的优点,具有高流动性、良好的抗离析性、间隙通过性和填充能力,以及高强度等优点。为了改善普通混凝土的缺点和适应新的市场要求,本文对HSFSCC的力学性能进行试验和细观层次数值模拟研究,主要研究内容和结论如下:(1)HSFSCC配合比设计研究。提出平均裹浆厚度和砂纤比两个新概念,从微观角度出发,建立一套新的配合比设计方法,着重反映净浆、纤维掺量对配合比的影响。为了保证混凝土拌和物的工作性能,首先对不同水胶比的净浆进行流动度试验,优选出流动度符合要求的净浆配合比;其次确定合理的平均裹浆厚度和砂纤比,计算各组分的含量;最后改变纤维掺量,优化配合比设计。(2)HSFSCC抗压强度试验和抗折强度试验研究。进行了0.14、0.16、0.18和0.20四种水胶比以及长短纤维不同掺量的混凝土立方体抗压强度和棱柱体抗折强度试验。试验结果表明:与普通混凝土相比,HSFSCC抗压强度和抗折强度均大幅提高,韧性得到明显改善;抗压强度最高可达116MPa,抗折强度可达18.8MPa。混凝土强度提高的幅度与混杂纤维的特性和基体强度密切相关,并不是纤维掺量越高,强度越大。如果混杂纤维比例不合适,很可能造成纤维结团,影响拌合物的工作性能和混凝土强度。通过试验得到了HSFSCC的7天抗压强度和28天抗压强度之间的关系。(3)自密实SF90、SF100配合比以及轴心受压本构方程研究。根据规范中对混凝土配合比试配、调整和确定的方法,确定SF90和SF100最终配合比。SF90配合比为:水胶比0.18、平均裹浆厚度0.08mm、短纤维掺量1%、长纤维掺量0.55%;相应的抗折强度16.4MPa,抗压强度107.2MPa,折压比1/7。SF100配合比为:水胶比0.20、平均裹浆厚度0.08mm、短纤维掺量0.5%、长纤维掺量1%;相应的抗折强度18.8MPa,抗压强度116.2MPa,折压比1/6。通过棱柱体轴心受压试验得出了二者的轴心抗压强度和弹性模量。由于实验设备刚度不足,只得到了二者应力-应变曲线的上升段,并建立了相应的本构方程。(4)HSFSCC三维数值模拟研究。利用MATLAB软件建立混杂钢纤维随机分布三维模型;不考虑纤维和基体之间的粘结滑移,运用限元软件ABAQUS完成了数值模拟,分析了模型各部分的应力云图,与试验数据进行了对比,结果均在误差范围之内,实现了HSFSCC从细观分析到宏观力学性能的统一。不同纤维掺量和类型对混凝土轴心受压强度的影响进行了数值模拟,通过七个模型进行模拟分析,模拟结果与试验结果相吻合。