水泥基材料作为主要承重材料被广泛地应用在建筑、桥梁及道路等工程领域。因此,水泥基材料的断裂行为的研究不仅仅是材料本身断裂理论的了解,更是对工程建筑安全领域起着关键作用。但由于水泥基材料本身的内部组成与结构错综复杂,使得水泥基材料的结构就算遭受简单的单轴压缩荷载,其断裂行为也非常复杂。因此,目前我们依旧无法完全地了解水泥基材料的断裂行为与断裂机理。此外,对于水泥基材料的断裂检测主要集中在裂缝检测与应变检测。然而,目前的检测裂缝的手段大多局限于表面的检测与内部局部的可视化,无法直观地、可视化的对微观断裂过程进行全场地、可视化地跟踪。虽然已有研究对混凝土内部断裂过程进行了研究,但其使用的断裂评估参数依旧可以进行优化。而当前的应变检测主要是表面全场,内部定点的检测,更无法对样品内部进行全场三维应变进行检测。因此,为了更加精确地可视化追踪水泥浆材料的断裂过程及检测其断裂过程中材料内部的三维全场应变。本课题采用了X射线断层扫描技术（XCT）及配套的原位加载设备对砂浆与掺橡胶砂浆橡胶混凝土在单轴压缩荷载下的断裂过程进行跟踪研究,并采用相对应的图像处理技术对其进行三维可视化追踪及应变检测。主要的研究如下:1)XCT原位加载技术能够对水泥基材料的断裂过程进行三维可视化表征。并提出了一种基于图像处理技术的裂缝识别算法。该算法能够通过灰度阈值分割、图像开闭运算以及圆度指数筛选方法对CT图像中的不同相进行提取。同时,该算法提取的裂缝宽度被用来与扫描电子显微镜的结果进行对比,发现该算法提取的裂缝宽度与SEM的结果很相近。2)基于图像处理的二维与三维结果,分析了砂浆在不同荷载时的各相体积变化规律,可以发现砂浆单轴压缩可以分为压缩阶段、膨胀阶段与开裂阶段。通过将膨胀阶段的固相体积膨胀率与理论膨胀率进行比较,发现两者的膨胀率是比较接近的。3)通过XCT原位加载技术获取了橡胶混凝土内部结构的三维图片,并提取了橡胶混凝土试样内部的橡胶颗粒的空间分布与等效粒径。利用零应变数据的位移/应变标准差对DVC计算参数进行了优化。使用DVC技术计算了轴压荷载下橡胶混凝土内部的三维位移场与三维应变场,并通过位移场与应变场分析了试样的破坏过程。