裂缝是混凝土结构中普遍存在的病害之一,混凝土的开裂会加快水分、氧气和侵蚀性介质(如氯离子、硫酸根离子等)的侵入速度,造成混凝土的进一度劣化损伤以及内部钢筋的锈蚀,因此准确评价裂缝对混凝土物质传输性能的影响规律是开展复杂环境条件下混凝土结构耐久性分析和使用寿命评估的前提。然而,在某些环境条件下,混凝土裂缝具有自愈合特性,能有效减缓有害物质的入侵,这种裂缝自愈合效果和对物质传输速度影响的程度如何,目前了解还不够深入。特别地,如果能够充分利用该自愈合特性,创造最佳环境作用条件,就可以促进裂缝自愈合的发生,对混凝土损伤处进行修复,一定程度上恢复并改善混凝土的性能。本文采用劈拉加载方式产生裂缝,对试件裂缝特征、加卸载过程中劈拉应力-裂缝口张开位移(COD)曲线的变化规律以及裂缝自愈合机理和演化规律进行分析,从力学性能恢复、裂缝闭合和气体传输系数变化等多个量化指标评价自愈合效果,揭示开裂混凝土本征自愈合机制及对介质传输的影响机理。主要工作和结论如下:(1)对比分析了加卸载过程中劈拉应力-裂缝口张开位移(COD)曲线的变化规律及裂缝开展形态。结果表明,曲线在开始阶段接近直线,随着应力的增加,在峰值应力前,曲线不再保持直线;当超过峰值应力,裂缝迅速扩展,承载能力降低,应力减小,当应力下降到峰值应力的75%左右,裂缝口张开位移增加,应力基本不变;达到预设裂缝宽度后立即卸载,卸载曲线为直线,满足卸载定律。卸载阶段曲线斜率均小于初始加载曲线斜率,并且裂缝宽度越大,混凝土内部结构损伤越大,刚度降低越多。劈拉裂缝呈中间宽、两头窄的形态特征,其曲折性、粗糙性和连通性等特点更能体现混凝土的真实裂缝形态。(2)目前研究大部分局限于淡水环境,在海水环境中自愈合效果的数据相对欠缺。本文研究了水胶比、裂缝宽度、愈合时间、矿物掺合料种类和用量等对开裂混凝土中裂缝自愈合的影响规律,从力学性能恢复、裂缝闭合和气体传输系数变化等多个量化指标评价了海水环境中裂缝的自愈合效果。结果表明,裂缝愈合率随矿渣掺量的增加而提高;随硅灰掺量的增加而降低;随两者掺比的增大而降低。矿渣和硅灰1:1掺入时(两者掺量均为10%),自愈合效果最佳,起到了“叠加效应”和“超叠加效应”。自愈合产物与混凝土基体粘结强度较低,愈合产物更多起填充作用。再次劈拉加载下试件刚度虽有所恢复,但恢复值相对于初始刚度较小。(3)分析了愈合环境对裂缝自愈合效果的影响规律。借助扫描电镜和X射线衍射仪对自愈合产物进行微观测试,进而明确不同环境条件中裂缝的自愈合效果和机理。结果表明,海水环境中自愈合效果最好,淡水环境次之,标准养护环境中愈合效果最差。裂缝自愈合是各种物理和化学过程综合作用的结果,愈合机理主要包括水泥的再水化作用、结晶作用、水泥水化产物的分解作用和颗粒杂质等的堵塞作用。