混凝土材料是一种各向异性的多相非均质材料，可以看作是由粗骨料、水泥砂浆及界面过渡区组成的复合材料。其中，界面过渡区起到桥梁的作用，它把性质完全不同的骨料和水泥浆体两种材料连接起来，成为一个整体。同时，由于混凝土界面过渡区存在晶体取向程度高、晶体尺寸大、孔隙数量较多和孔隙尺寸大等特点，因此界面过渡区是混凝土材料中力学性能和微观结构最薄弱的环节。本研究利用背散射技术和纳米压痕技术对界面区的结构和性质做了大量了研究。　　 本文首先利用背散射测试技术，通过图片切割和灰度分析的方法，对界面过渡区孔隙率和未水化水泥颗粒进行了定量分析。随后，分别制作了骨料尺寸和类型、水灰比、养护时间和养护制度各不相同的若干样品，利用背散射技术研究了这些因素对界面过渡区结构和性质的影响，并探索其厚度的变化规律。实验结果表明:对于石灰岩而言，骨料尺寸越大，界面区厚度越大，界面过渡区的孔隙率明显增高，未水化水泥颗粒的含量略微降低;以花岗岩为骨料时，界面区厚度比同样大小的石灰岩样品要低，孔隙率较低，未水化水泥颗粒含量较高;界面过渡区的厚度总体来说随水灰比的增大而增大，但当骨料尺寸较大时，界面区厚度会达到一个临界状态，受水灰比影响减小;当骨料尺寸较小时，界面区厚度增大的幅度会随水灰比的增加而减小。养护时间越长，界面过渡区范围越小，在达到90d龄期后，已经基本难以从图片上观测到界面区的存在;养护湿度的降低会导致界面区孔隙率和未水化水泥颗粒的略微提高，对界面区厚度影响不明显。　　 通过背散射图片灰度分析，对图片中的灰度进行统计并做出概率分布曲线，利用多峰拟合可以统计出界面区中各相的体积分数。通过得到的孔隙率和未水化水泥颗粒相对含量，与前文的实验结果验证。通过水泥水化程度的计算方法，得到了水泥净浆实际水灰比与孔隙率及未水化水泥颗粒含量的关系，并反推出实际水灰比的计算方法，并进行了试验验证。　　 利用纳米压痕，测试界面过渡区和水泥砂浆基体部分的弹性模量，通过数据分析观察出界面过渡区的存在;利用粗骨料的粒径分布、试件配合比以及界面过渡区厚度等已知数据，通过Lu&Torquato模型计算出混凝土中石子、水泥砂浆以及界面过渡区三相各自的体积分数;并以计算所得的各相体积分数与弹性模量，利用自洽模型，计算混凝土的宏观弹性模量;将计算结果与试验结果对比分析，得到结论:界面过渡区厚度越大，混凝土整体的宏观弹性模量越小;通过试验结果，得到了样品的界面区平均厚度;界面过渡的厚度与弹性模量都对混凝土弹性性能有较大影响，是混凝土中不可忽视的部分。