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超轻水泥基泡沫材料是一种具有轻质、防火、比强度高、隔热保温、节能利废等特点的新型无机泡沫材料,广泛应用于建筑、交通、装饰、环保等诸多领域,具有十分重要的经济价值和研究意义。然而,化学发泡水泥浆料在发泡过程中将会发生非常复杂的流变行为,如何使超轻水泥基泡沫材料获得满足不同应用需求的密度和理想的孔隙结构,成为了目前超轻水泥基泡沫材料和其他无机多孔材料制备过程中仍未解决的难点。同时,超轻水泥基泡沫材料内部存在大量封闭独立的气孔,这些气孔在降低材料导热系数的同时,也不可避免地降低了其力学性能。掺加纤维材料是增强水泥基材料力学性能的重要途径,然而针对纤维增强超轻水泥基泡沫材料的研究还很不足。因此,探索超轻水泥基泡沫材料制备的关键技术和增强其力学性能具有重要的学术研究意义和实际应用价值。论文以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,利用速凝剂和稳泡剂调节浆体性能,通过常温化学发泡法制备孔隙均匀的超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料;选用微米尺度的文石型碳酸钙晶须和毫米尺度的聚丙烯短切纤维,制备不同尺度纤维混杂增强超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料,并对其力学性能进行深入研究;通过浆体流变性实验、孔隙结构分析、发泡温度测试,研究超轻水泥基泡沫材料的发泡过程、孔隙大小控制原理以及配合比设计方法;通过单轴压缩实验、切口梁三点弯曲断裂实验,探讨不同尺度纤维增强、增韧超轻水泥基泡沫材料的力学性能影响规律及作用机理。论文取得了以下主要成果:（1）以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,双氧水为发泡剂,利用喷射混凝土液体速凝剂、硬脂酸钙稳泡剂调节水泥胶料性能,在常温常压下,采用化学发泡法成功制备了超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料。系统研究了速凝剂、稳泡剂、发泡温度等因素对普通硅酸盐水泥浆体发泡过程、流变特性、硬化浆料特性的影响规律。研究表明,利用速凝剂和稳泡剂能够有效调节浆体流变性与气泡的膨胀过程,实现了控制水泥基泡沫材料孔径大小和密度的目的;普通硅酸盐水泥基泡沫浆料的屈服应力和气体扩散性是保证和防止相邻孔隙合并的两个最关键参数,以此为基础建立了孔隙半径与水泥浆料各参数之间的平衡方程;根据该平衡方程提出了制备不同密度超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料的配合比设计计算方法,利用该方法成功制备出了孔隙直径为2～3mm,目标密度为0.2g/cm~3、0.3g/cm~3的超轻水泥基泡沫材料,验证了该方法的正确性。（2）以聚丙烯短切纤维、碳酸钙晶须及两种纤维混杂作为增强材料,制备了不同尺度纤维增强的超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料。通过准静态单轴压缩实验,研究了不同尺度纤维和加量对超轻水泥基泡沫材料强度、单轴压缩应力-应变曲线、压缩破坏失效形态等力学性能的影响规律。通过引入平台应力、能量吸收效率、致密化应变能、密实化应变等参数,研究了不同尺度纤维和加量对超轻水泥基泡沫材料能量吸收特性的作用效果。实验结果表明:不同尺度纤维增强超轻水泥基泡沫材料单轴压缩应力-应变曲线,具有明显的弹塑性形变阶段、稳定平台阶段和致密化形变阶段三段式特征;采用聚丙烯纤维和碳酸钙晶须混杂,产生了良好的协同增强效应,在混杂纤维最优配比加量时,超轻水泥基泡沫材料的线性极限强度、峰值强度、线性极限应变、平台应力和密实化应变能,与空白对照组相比分别增加了252%、133%、212%、104%、70%,显著高于单独掺加碳酸钙晶须或聚丙烯纤维增强的超轻水泥基泡沫材料;通过理论推导,引入损伤变量,提出了准静态单轴压缩条件下的纤维增强超轻水泥基泡沫材料损伤演化唯象方程。同时,基于Weibull函数和纤维增强超轻水泥基泡沫材料受压过程中所出现的三段特性,建立了满足纤维增强超轻水泥基泡沫材料准静态压缩损伤本构模型;该本构模型是整个压缩应力-应变曲线的连续函数。通过实验结果曲线和本构模型曲线吸能特征参数计算结果对比,验证了该理论模型能够有效描述纤维增强水泥基泡沫材料的压缩过程和吸能特性。（3）通过切口梁三点弯曲实验和弹塑性断裂力学理论,研究了聚丙烯短切纤维、碳酸钙晶须及两种不同尺度纤维混杂对超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料弯曲和断裂行为的作用效果。根据弯曲断裂实验结果,计算了不同尺度纤维和加量下超轻水泥基泡沫材料的起裂韧度和失稳韧度。同时,分析和探讨了不同尺度纤维和加量对超轻水泥基泡沫材料临界裂缝扩展长度、黏聚韧度、断裂能、J积分临界值和裂缝嘴张开位移的影响规律。研究结果表明:聚丙烯纤维和碳酸钙晶须的加量,对超轻水泥基泡沫材料抗裂能力有显著的影响;随着聚丙烯纤维掺量的增加,泡沫材料的起裂韧度呈先增大后减小的趋势,当聚丙烯纤维掺量为0.5wt%时,起裂韧度提高了30%,随后逐渐降低。泡沫材料的失稳韧度随着聚丙烯纤维加量的增加,呈不断增大趋势,当聚丙烯纤维加量为1.2wt%时,失稳韧度提高了100%;随着碳酸钙晶须的加量的增大,泡沫材料起裂韧度和失稳失稳韧度均呈先增大后降低趋势,当碳酸晶须加量为1wt%时,起裂韧度和失稳韧度分别较空白对比试件提高了25%和76%;两种纤维混杂掺入后,在最优配比加量时,超轻水泥基泡沫材料起裂韧度和失稳韧度分别提高了52%和139%。表明了碳酸钙晶须和聚丙烯纤维具有复合化增韧作用,对超轻水泥基泡沫材料抑制裂缝萌生和扩展的能力具有显著的提升作用,不论是起裂断裂韧度还是失稳断裂韧度提高的幅度都要高于单掺试件。（4）利用纤维增强系数和混杂系数,定量分析了混杂纤维的增强效应和混杂效应,探讨了混杂纤维的增韧机理,确定了混杂纤维增强超轻水泥基泡沫材料的最优配比。分析讨论结果表明:通过混杂纤维的增强作用,水泥基泡沫材料起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和J积分临界值均取得了正混杂效应;聚丙烯纤维在裂缝处的桥接应力和纤维拔出耗散能量的大小,对于超轻水泥基泡沫材料失稳韧度的提高起主导作用;碳酸钙晶须为纤维状单晶体,同时兼具矿物微粉和微纤维的特征,碳酸钙晶须主要通过晶须与水泥基体发生剥离、摩擦耗能、微裂纹偏转等方式使得材料内部裂纹发展的能量消耗得以消耗,从而有效的阻止了微观尺度裂纹的萌生和发展,使得水泥孔壁强度和韧性得到提升;聚丙烯纤维与碳酸钙晶须按照一定的配比进行混杂,能够充分发挥碳酸钙晶须和聚丙烯纤维在尺度和性能上的优势,可达到不同尺度纤维分级阻裂增强、增韧的作用;不同尺度纤维混杂增强水泥基泡沫材料的机理,体现在不同尺度的纤维在裂缝的萌生和扩展过程中发挥了不同的耗能作用,产生了1+1>2的复合增韧效果。综合对比了各混杂纤维加量下的断裂韧性增强效果,确定了0.8wt%聚丙烯纤维+7wt%碳酸钙晶须作为混杂纤维增强超轻普通硅酸盐水泥基泡沫材料的最优增强配比。