水泥砂浆在建筑工程中广泛用于岩土锚杆支护中,且在大型工程中水泥砂浆起主体结构和传递应力的作用。在隧道、大坝等大型建筑中,水泥砂浆所处地质环境复杂,受湿度、应力等多方面因素影响,而大型工程的使用寿命均为几十年甚至上百年,因此开展对水泥砂浆特性的研究尤为重要。目前,对于水泥砂浆的研究多集中于宏观力学的性能上,对于水泥砂浆在不同风化效应作用下的细观损伤规律研究较少,水泥砂浆是一种非均质材料,在细观表现为由骨料、水泥浆以及界面过渡区组成的三相材料,水泥砂浆的破坏实质是由其内部裂纹的产生、扩展和贯通演化的过程。水泥砂浆内部含有大量的微观、细观缺陷(损伤),它们是影响水泥砂浆力学性质的重要原因。水泥砂浆抗风化能力的主要因素包括温度、湿度、时间效应以及应力作用环境等。环境气候条件(比如环境湿度、相对湿度、高应力作用等)是影响水泥砂浆耐久性能的主要因素之一。本文将气候环境与水泥砂浆试件细观层次联系起来,研究不同的气候环境影响对水泥砂浆内部宏观层次以及细观层次的影响。本文对不同含水率的试块进行单轴压缩试验以及分级加载蠕变试验,对经历了不同温度历史的试块进行分级加载蠕变试验。以此得到整个试验过程不同时间节点的应力以及应变,对水泥砂浆的断裂面采集宏观图片。利用透反射式偏光显微镜对水泥砂浆试块断裂面进行观察,得到试件断口信息。将取得的图片转化为灰度图,利用软件识别,将灰度图转化为电脑能够识别的二值图。采用ImageJ软件下的盒子计数法,计算试块断裂面的分维值,结论如下。(1)对水泥砂浆试件断裂面做分形几何研究,得出水泥砂浆材料具有分形特征,可以用分形维数可以定量的描述水泥砂浆断裂面形貌的复杂程度。(2)三组试块在放大不同的倍数下,计算出来的分形维数均在1.4-1.9之间,可得出水泥砂浆内部断裂面破坏后具有很好的自相似性。(3)在不同含水率的影响下,对水泥砂浆做单轴压缩试验以及分级加载蠕变试验破坏产生的断裂面做分形计算,无论在宏观层次还是在细观层次下,计算出来的分形维数和含水率有较好的线性相关性,在宏观以及四种放大倍数下,分形维数随水泥砂浆试块的含水率升高而升高。验证了试块含水率的升高导致水泥砂浆脆性降低,长时间的应力作用会使试件内部微裂缝发育,从而导致试块断裂面复杂程度升高,由此得出分形维数随着含水率的升高而升高(4)通过不同温度的烘烤,对水泥砂浆试件做分级加载蠕变试验,所得到的断裂面做分形计算,得到的分形维数和烘烤的温度有较好的线性相关性,计算出来的分形维数和温度之间呈负相关,说明水泥砂浆通过烘烤,分形维数随着温度的增加而降低。(5)本试验从细观层次验证了水泥砂浆试件中水分的增加会导致水泥砂浆水化反应的继续,新的水化产物填充原有的缝隙,同时导致更小层次裂缝的产生,使水泥砂浆在外力作用下,内部受力状态更加复杂,从而使断裂面的复杂度增加。