基于紧密堆积理论和微粒级配数学模型,设计水泥基材料的配合比,研究了不同水胶比下,膨胀剂A+聚丙烯纤维PP和膨胀剂B+纤维素纤维C的复合掺入对砂浆的强度、自收缩、干燥收缩及对圆环约束砂浆收缩开裂和二级界面结构的影响。试验结果表明,二级界面的改善可减小硬化浆体内部的微裂缝。相对于基准试件,两种不同类型的膨胀剂和纤维的复合掺入均降低了砂浆的强度,但两者相差幅度较小;掺入膨胀剂后,对砂浆早期自收缩的补偿作用显著,并且砂浆有适量的残余膨胀量;在干燥收缩和圆环约束应力作用下,膨胀剂A抑制砂浆收缩开裂的效果明显优于膨胀剂B。对复合掺入膨胀剂A+聚丙烯纤维PP的砂浆试件,其在0.26和0.4水胶比下的残余膨胀量分别约为200×10^-6和300×10^-6。砂浆残余膨胀量的形成源于网状结构的钙矾石,其不仅能抵抗收缩变形和开裂,而且可以应对后续服役中的干燥收缩应力。