裂缝的产生会导致混凝土结构的抗水渗透性能降低,也会加速侵蚀性离子向混凝土内部的传输,易引起混凝土基体和内部钢筋或钢纤维的腐蚀,从而削弱混凝土结构的耐久性能。高吸水性树脂(SAPs)遇水发生膨胀,能够快速堵塞裂缝并抑制水流在裂缝中的传输;在干湿交替环境中,SAPs可促进混凝土基体的自愈合。SAPs的上述功能均与其在裂缝中的再膨胀(SAPs在拌合过程中发生首次膨胀)行为相关。沿海地区环境中富含Cl-,如果SAPs能够在Cl-浓度较高的环境中再膨胀并有效堵塞裂缝,将有助于减小裂缝对沿海地区混凝土结构耐久性和安全性的威胁。但是,目前尚无NaCl溶液中SAPs堵塞水泥基材料裂缝机理的研究。针对NaCl溶液中SAPs堵塞水泥基材料裂缝的行为及其对裂缝处钢纤维腐蚀的影响,本文研究了水泥基材料浆体组成、裂缝宽度和溶液性质对单颗粒SAPs裂缝堵塞行为的影响机理;探究了水头高度影响水渗透试验(用于评价SAPs堵塞效率)准确性的机制;明确了 NaCl溶液中SAPs堵塞水泥基材料裂缝的潜在机理;剖析了 SAPs提高预开裂水泥基材料抗渗性能和耐久性能的机制。主要工作如下:定义了一个新参数—再膨胀率(η)(再膨胀后SAPs填充裂缝的体积和干SAPs体积的比值),以量化评价SAPs的再膨胀能力。借助自行设计的浸泡装置研究了水泥浆组成、溶液性质和裂缝宽度对人造裂缝中SAPs再膨胀行为的影响机理。此外,利用自制的水渗透装置探明了水头高度对非等宽人造裂缝中水流分布和SAPs堵塞效率(Ψ)的影响规律。同时,采用优化的水渗透试验探究了 NaCl溶液浓度与预开裂砂浆中SAPs的Ψ值的内在联系;借助X射线计算机断层扫描技术表征了真实裂缝中SAPs在不同浓度NaCl溶液中的3D形态特征。最后,利用三点弯曲试验和电化学技术分别研究了 SAPs对砂浆表面裂缝形态和裂缝处钢纤维腐蚀行为的影响机制。主要创新性结论如下:裂缝中SAPs的η值受到初始体积比(拌合过程中SAPs吸水后的体积和干体积的比值)、溶液性质和裂缝宽度的影响。降低水胶比和掺入矿物掺合料可减小SAPs的初始体积比,进而影响裂缝中SAPs的再膨胀行为。此外,增加裂缝宽度(0.25mm～1mm)可导致去离子水中SAPs的η值增加。不含人造裂缝硬化水泥浆中η值随初始体积比的增加而减小,而含人造裂缝硬化水泥浆中η值受到初始体积比和裂缝宽度的协同作用。真实裂缝多为非等宽裂缝,即不同位置裂缝的宽度存在差异。据此创新性地设计了含SAPs和不含SAPs的非等宽人造裂缝,探明了水头高度对非等宽裂缝水渗透试验准确性的影响机理。当水渗透试验的水头高度较小时,非等宽人造裂缝内的水流处于不饱和状态,这会导致SAPs的Ψ值被低估。增加水头高度可提高非等宽人造裂缝中水流的饱和程度,进而提升水渗透试验评价SAPs堵塞效率的准确性。此外,拌合过程中SAPs的吸水能力和裂缝宽度是影响Ψ值的关键因素;适当提升拌合过程中SAPs的吸水能力有助于提高(去离子水中)预开裂混凝土中SAPs的堵塞效率。根据NaCl溶液浓度对SAPs裂缝堵塞效果的影响规律,深入评价了沿海环境SAPs增强预开裂水泥基材料抗渗性能的应用效果。真实裂缝中SAPs的裂缝堵塞效果弱于人造裂缝。当NaCl溶液浓度由0 M增加至1 M时,再膨胀后SAPs颗粒的体积有所减小,但SAPs颗粒仍然能够填充部分初始孔洞。增加NaCl溶液浓度可能造成SAPs的Ψ值降低,但其降低对应的NaCl溶液浓度(Ccrit值)受到初始孔洞体积和裂缝宽度的影响。据此提出了降低初始孔洞体积和裂缝宽度以提高Ccrit值的策略。此外,与相同强度等级的水泥基材料(无SAPs)相比,含SAPs水泥基材料的抗水渗透性能和抗氯离子渗透性能更加优异。根据NaCl溶液中SAPs对砂浆力学性能、预开裂砂浆抗渗性能和裂缝形态的影响,分析了 SAPs抑制裂缝处钢纤维腐蚀行为的机理。SAPs的初始孔洞相当于宏观缺陷,故SAPs的掺入降低了砂浆的峰值应力和弹性模量。此外,SAPs的掺入减小了砂浆表面裂缝的宽度,这可能是由于SAPs的初始孔洞起到应力集中和能量耗散作用。同时,SAPs的加入可抑制0.1 M和0.5 M NaCl溶液中裂缝处钢纤维的腐蚀行为,并导致钢纤维的腐蚀活性和腐蚀速率降低。这可能是由于SAPs的加入减小了水泥基材料的裂缝宽度、裂缝深度和水渗透深度,进而抑制了 Cl-、O2和OH-在裂缝中的传输。综上所述,通过调整水泥基材料的组成能够使SAPs在较高浓度NaCl溶液中再膨胀并有效堵塞裂缝,从而提高预开裂水泥基材料的抗水渗透性能,同时缓解了裂缝处钢纤维的腐蚀。上述结果说明在Cl-含量较高的沿海环境中,含SAPs智能水泥基材料在混凝土结构中具有重大应用潜力。