混凝土材料是海洋发展和西部大开发所需的重要结构材料。然而,在海洋和西部严酷环境下,海水和盐湖卤水中普遍存在着大量氯离子、硫酸根离子及镁离子等多种侵蚀性离子,混凝土材料与结构遭受多种离子的侵蚀作用,面临着严峻的耐久性问题。当上述侵蚀离子进入混凝土内部将与水化产物发生多种复杂的物理化学反应,引起材料内水化产物分解、微结构劣化,胶结性能降低,导致结构服役寿命下降,过早失效。在严酷环境中水泥基材料遭受环境与侵蚀介质的耦合交互作用,而非单一因素作用。因此,本文将针对多种侵蚀介质作用下水泥基材料性能劣化特征展开研究,探明多种侵蚀介质交互作用机理,为提高严酷环境下水泥基材料的耐久性提供理论基础。本文通过大量实验揭示温/湿/盐多因素耦合作用下多种侵蚀介质在水泥基材料内的交互作用机理;基于热力学原理,建立表征多种侵蚀介质交互作用的理论模型,同时为实现对水泥基材料微观性能的调控,提出了多种侵蚀性离子介入的水泥水化模型;在交互作用理论模型和水化模型基础上,提出了水化-传输-反应过程计算框架,实现复杂组分胶凝材料在严酷环境下的性能调控和多离子侵蚀过程定量表征。研究发现如下:（1）通过化学合成的方法得到Friedel盐和钙矾石,探明在不同环境下两者的稳定性以及转化的过程;基于热力学模型,探明温度和离子浓度对产物的影响。热力学模拟计算的结果表明,离子浓度和环境温度是影响产物稳定的关键因素。在C3A-Ca Cl2-Ca SO4-H2O体系内,AFm和Kuzel盐对氯离子、硫酸根离子浓度敏感,而Friedel盐和钙矾石相对稳定可以在大部分浓度范围下存在。在5°C-100°C之间,随着温度升高,Kuzel盐含量先维持稳定增加再急剧下降;Friedel盐含量先降低,在80°C之后增加;而钙矾石含量随着温度增加逐渐降低。（2）为了模拟海水拌合对水泥基材料性能的影响,将不同浓度的Na Cl、Na2SO4、Ca Cl2、Ca SO4掺入水泥中,研究其水化进程以及产物形成和微结构的演变。结果表明,氯盐、硫酸盐能够显著加速水泥水化,其主要原因在于促进水泥中矿物的溶解,而并非生成了相关的产物。在中心粒子模型和热力学模型的基础上,提出了一个适用于描述掺入氯盐和硫酸盐水泥浆体的水化模型,实现了对水化产物随时间变化的定量表征。此模型不仅可以用于揭示离子与水化产物之间的相互关系,还可以用于联系从微观产物与宏观性能。（3）探明了温度、阳离子(Mg2+、Ca2+、Na+)、硫酸根离子、养护龄期、矿物掺合料对氯离子结合能力的影响机理;联合化学反应模型与表面络合模型,建立表征离子交互作用机理的热力学模型;最后,探究了多离子传输过程中氯离子浓度分布、腐蚀产物以及微结构演变。通过理论模型计算可得,物理吸附氯离子量与化学结合氯离子量与氯离子浓度有关。硫酸盐的存在既减少化学结合氯离子量,也减少物理吸附氯离子量,但是对化学结合氯离子的影响更加明显。胶凝材料内SO3和Al2O3含量以及Ca O/Si O2比值（Ca/Si）是决定氯离子结合能力的关键因素,在保证胶凝材料内Ca/Si大于1.5前提下,Al2O3含量越多,SO3含量越少,氯离子结合能力越高。在氯离子传输过程中,在侵蚀前期,硫酸盐促进氯离子进入水泥基材料,但是随着侵蚀时间延长,硫酸盐抑制氯离子进入水泥基材料。（4）探究了半浸泡和全浸泡侵蚀下硫酸盐侵蚀机理以及氯盐存在对硫酸盐侵蚀的影响;通过热力学模型揭示了硫酸盐侵蚀的内在机理。在半浸泡的侵蚀下,大量硫酸钠结晶聚集在砂浆液面处,导致砂浆表面剥落,其机理以硫酸盐物理侵蚀为主。氯盐存在显著抑制硫酸盐侵蚀,氯化钠在液面区结晶,从而减少硫酸钠的结晶,抑制硫酸盐侵蚀。高温、低湿的环境中更易造成硫酸盐物理侵蚀。热力学计算和实验结果表明,在全浸泡硫酸钠侵蚀下主要的侵蚀产物为钙矾石和石膏,且石膏含量越多侵蚀越严重;在硫酸镁侵蚀下主要的侵蚀产物是钙矾石、石膏、水化硅酸镁及氢氧化镁,腐蚀产物的含量与砂浆的损伤程度没有直接关系。硫酸盐侵蚀的主要腐蚀产物含量并未因氯盐存在下显著减少,因此,氯盐抑制硫酸盐侵蚀的原因是在于其填充在孔隙中,减少硫酸盐的侵入。（5）以Matlab为框架链接Phreeqc和Comsol两个软件,将热力学反应与吸附理论和传输过程相结合,建立了多离子的传输-反应模型,实现了对多离子在传输过程中各种物理化学反应的定量表征,进一步揭示了多离子侵蚀过程中的交互作用。最终提出了包括水化、传输与反应过程的系统性计算框架,为严酷环境下高耐久性水泥基材料的选择提供具体可行的理论指导。本章提出的传输-反应模型能够描述任何浓度氯盐-硫酸盐溶液中的离子传输过程,并得到离子浓度、腐蚀产物、离子的吸附状态以及孔隙结构在水泥基材料内的时空分布。