混凝土的基质吸力因孔隙内水-气界面的张力而产生,是驱动孔隙内物质传输的重要作用力,同时低饱和度状态下混凝土的基质吸力会高达上百兆帕,可能诱发混凝土出现收缩开裂,因此基质吸力对于混凝土的基础研究具有重要意义。目前传统直接测试方法难以测试混凝土低饱和度下的高基质吸力。本文以非饱和混凝土为研究对象,针对混凝土基质吸力宏观特性及孔隙细观机制,采用试验测试和理论分析相结合的手段,基于相对湿度法开展了混凝土基质吸力测试系统及方法、配合比参数影响机理、基质吸力预测模型等方面的研究。主要研究成果如下:（1）基于相对湿度法构建了混凝土基质吸力测试系统。通过相对湿度法在细观尺度上建立了混凝土孔隙相对湿度与基质吸力的关系,在此基础上发展了一套混凝土基质吸力间接测试系统及方法,通过测量混凝土孔隙相对湿度,进而可以间接获得基质吸力。测试系统解决了试样密封性考证、温湿度传感器率定和相对湿度稳定判定指标等关键技术问题,保证了相对湿度的准确测量,从而确保得到的基质吸力-饱和度关系具有可靠性。测试结果表明随着饱和度降低,相对湿度均逐渐降低,基质吸力均逐渐增大,且相对湿度和基质吸力的变化率与饱和度相关,饱和度较高时,相对湿度和基质吸力对饱和度变化均不敏感,随着饱和度下降,相对湿度和基质吸力的变化越来越显著。（2）开展了不同水灰比、粉煤灰掺量、砂灰比下水泥砂浆基质吸力测试研究。根据测试结果分析了基质吸力-饱和度关系随混凝土配合比参数的变化规律,并从细观尺度上揭示了孔隙结构变化对基质吸力的影响机制。结果表明在相同饱和度下水泥砂浆的基质吸力随着水灰比减小而增大;随着粉煤灰掺量增大,基质吸力呈现先增大后减小的趋势,且基质吸力增大的幅度均小于基质吸力减小的幅度;随着砂灰比增大,水泥砂浆的基质吸力越小。在孔隙结构方面,发现水泥砂浆孔隙结构随着水灰比增大而越疏松;随着粉煤灰掺量增大,孔隙结构呈现先致密后疏松的趋势,体现在孔隙率和孔径分布上;随着砂灰比增大,水泥砂浆的孔隙率减小,最可几孔径增大。（3）混凝土孔径分布采用对数正态分布进行描述。以对数正态分布概率密度函数中的参数和作为描述混凝土孔径分布的特征指标,选用三元二次函数为回归函数,对参数、和配合比参数进行回归分析,得到粉煤灰掺量在0～15%和15%～30%两种情况下、和配合比参数的关系。利用部分试验数据进行验证,发现参数和的回归效果较好,相对偏差分别在6%和12%以内。（4）基于分形理论开展了混凝土基质吸力模型方面的理论研究。采用Menger海绵体分形理论模型定义分形维数,来定量表征孔隙率和孔径分布,结合基质吸力与孔径的关系、累积孔隙率与总孔隙率和饱和度的关系,构建了一个包含多参数的混凝土基质吸力模型,建立了分形维数、饱和度和基质吸力三者之间的联系,通过求解分形维数可以得到基质吸力和饱和度的关系。结合本文试验所测数据进行对比,发现基质吸力模型值和试验值的相对偏差在19%以内,验证了该混凝土基质吸力模型一定的可靠性和适用性。