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地聚物混凝土(geopolymerconcrete)是一种新型的混凝土材料,由于其生产能耗与碳排放量较低,因此受到了国内外学者的广泛关注。由于地聚物混凝土中的胶凝相(地聚物)与普通混凝土中的胶凝相(硅酸盐水泥)具有组成和结构上的本质区别,因此两者在力学性能上具有较大差异。针对地聚物和地聚物混凝土的力学性能已有许多学者开展了丰富的研究。本文在此基础上,针对混凝土工程应用中的一些重要力学性能,以偏高岭土基地聚物(metakaolin-based geopolymer,MKG)以及MKG混凝土为研究对象开展了深入研究,以期揭示地聚物混凝土力学性能背后的微观机理,为其工程应用提供指导。首先,针对MKG的蠕变性能,本文采用纳米压痕技术对其中凝胶相的杨氏模量、硬度和蠕变性能进行了研究,并探讨了 Si/Al比的影响。结合微观结构的表征,本文发现MKG中凝胶相的力学性能与其微结构中的特征孔尺寸存在明显的尺寸效应,配比参数Si/Al比影响特征孔尺寸进而影响力学性能。结合微观分析,本文提出了解释这一尺寸效应的壳-核模型。其次,针对MKG的干燥收缩性能,本文通过干燥试验测量了不同水固比MKG的失水-收缩曲线,发现干燥收缩率与失水率之间存在两阶段关系,同时发现孔隙结构在MKG的干燥收缩行为中起到控制作用。基于微观结构的表征,建立了考虑毛细应力、表面能变化和凝胶固结影响的物理模型,定量地估计了 MKG的收缩行为,进一步阐明了微观结构对控制地聚合物收缩的关键作用。再次,针对MKG混凝土与钢筋之间的粘结行为,本文通过静力和动力钢筋拉拔试验研究了粘结尺寸、加载速率对MKG混凝土-钢筋粘结行为的影响。发现与普通混凝土相比,MKG混凝土与钢筋之间存在更高的粘结力。传递相同的荷载,MKG混凝土比普通混凝土需要的保护层厚度和粘结长度更小。同时,加载速率对MKG混凝土-钢筋粘结性能的影响高于普通混凝土。通过力学模型的解析,揭示出地聚物-钢筋界面对粘结强度动力敏感性的决定性影响。最后,探讨了 MKG压阻功能化过程中的力-电耦合问题,本文提出了将导电聚合物引入MKG自然形成的裂缝中以实现压阻功能化的设计思路,并通过压阻试验证明了该设计思路的可行性。结合裂纹表面形貌的表征,本文还给出了解析材料压阻行为的力-电接触耦合模型,为材料的进一步优化奠定了基础。