混凝土结构常常在不同的水压力环境中服役,一类混凝土结构所处服役环境的水压力较小,如浪溅、降雨以及低水头浸泡等,可视为无压水环境;另一类混凝土结构所处的水环境压力较高,如高坝的局部（坝踵部位）,该服役环境的水压力不可忽略,为高压水环境。不同水压力环境下的混凝土受湿度和孔隙水压力的共同作用,且力学特性存在显著差异,本文基于物理试验和细观力学理论,系统研究了混凝土在无压水和高压水环境下的力学特性变化规律,为混凝土水力劈裂机理研究以及高坝等构筑物的安全评价提供基础。论文工作及结论主要包括以下几方面:（1）运用加热通风干燥方式,设置干燥温度为60、85、105、120、150℃,温度作用方式为持续和间歇循环作用,得到混凝土干燥脱水特性并测定其拉压强度。持续和间歇循环干燥后,混凝土抗压强度随温度的升高,呈先降后升趋势,105℃为转折点,而混凝土劈裂抗拉强度则随干燥温度的升高呈近似线性降低趋势。105℃持续干燥115.5 h后达到完全干燥状态为强度无损且效率适中的干燥工艺。进一步基于热重差热同步分析、电镜扫描、工业CT扫描,分析最佳干燥工艺作用后水化物的形貌特征和混凝土孔隙结构特征以及脱水类型,最终确立不破坏水化物结构且强度无损的最佳干燥工艺,弥补了目前水工混凝土试验规程中关于混凝土干燥控制条件的缺失。（2）基于确定的最佳干燥工艺及自由吸水方法,研究不同强度等级、最大骨料粒径以及试件尺寸的混凝土湿度变化规律,并基于压汞法测定的孔隙结构和多孔材料吸附理论,建立不同相对湿度环境下的混凝土湿度预测模型。基于混凝土湿度变化规律,使3种强度等级混凝土分别达到具有合理湿度梯度的六种湿度状态,并测定不同湿度下的抗压强度、劈裂抗拉强度以及断裂韧度,系统研究了湿度对混凝土力学特性的影响规律,即混凝土拉压强度和断裂韧度均随湿度的增加而降低,且低强度等级混凝土力学特性对湿度具有更强的敏感性。扩大了目前仅干燥与饱和两种湿度状态下混凝土力学性能的研究范围。（3）测定湿态混凝土不同加载速率下的抗压强度和劈裂抗拉强度,单轴压缩加载速率分别为0.05、0.10、0.30、1.00、3.00 MPa/s,劈裂抗拉加载速率分别为0.01、0.03、0.05、0.20、0.50 MPa/s。得到不同湿度和加载速率下的强度变化规律,并研究湿态混凝土动态强度中的湿度效应与率效应的交互影响。湿态混凝土动态强度由湿度损伤效应和率效应的主导地位决定,较低加载速率下,湿度损伤效应会超过率效应的增益效果。（4）测定3种强度等级混凝土在6种不同湿度下的弹性模量,得到湿度对混凝土弹性模量的影响规律,混凝土弹性模量随湿度的增大而增大,且高强度等级混凝土弹性模量对湿度具有更强的敏感性。基于细观力学理论和等效夹杂理论,将混凝土视为由骨料、砂浆、界面以及孔隙组成的四相复合材料,以活性孔隙被水填充的比例表征混凝土湿度状态,运用多步等效法建立湿态混凝土弹性模量预测模型。该模型考虑了骨料级配对混凝土弹性模量的直接影响,并区分了砂浆湿度和界面湿度。依据考虑了湿度影响的等效砂浆弹性模量和等效界面弹性模量,基于ANSYS开展了混凝土细观数值模拟研究,得到湿态混凝土弹性模量的数值模拟值。通过理论模型预测值和细观数值模拟值分别与试验值的对比分析,验证预测模型和细观数值模拟的准确性。（5）基于自主研发的恒定水压加载系统,完全干燥状态的C15、C20、C30混凝土分别在1、2、3 MPa的高孔隙水压力环境下,水压持续作用3、10、24、72、240 h,泄压后测定试件湿度、抗压强度以及劈裂抗拉强度。得到不同高孔隙水压力作用后的混凝土力学特性和内部湿度变化规律。基于压汞法得到混凝土孔隙结构在高孔隙水压力作用前后的变化规律。基于不同湿度下混凝土强度变化规律,将湿度损伤和水力劈裂损伤分解,得到水力劈裂的独立损伤效应,为高孔隙水压作用下混凝土破坏机理研究奠定基础。