海洋环境下,海水的存在是加速建筑结构劣化的最根本原因。本论文主要研究在海洋环境下,海水物理结晶对混凝土材料的侵蚀劣化机理,以此预测海工环境下混凝土的侵蚀劣化的原因。首先确定海水中的主要离子,据此将海水拆分为单盐溶液并与相同浓度的海水进行对比,从而研究海水中的各组分对混凝土物理结晶侵蚀的影响;将单盐溶液及海水在空气中进行蒸发结晶,结合BSE-EDS与XRD分析各溶液的结晶速度、宏观与微观形貌以及成分,推测在混凝土中的结晶情况;然后测试砂浆在各溶液半浸泡及干湿循环条件下,物理结晶造成的宏观侵蚀及劣化,结合SEM面扫描、BSE-EDS、XRD、XRF及盐溶液的毛细试验,测试各溶液在砂浆中的结晶分布,结合劣化情况,推测各单盐溶液及海水对混凝土的物理结晶侵蚀机理;并以动弹性模量作为力学性能参考,评价对混凝土耐久性的影响。为了聚焦物理结晶的影响,采用了低铝酸盐水泥（高抗硫酸盐水泥）,尽可能将混凝土在海洋环境发生的化学作用从中剥离。海水成分的拆分基于总离子数相同的原则,将海水拆分为NaCl、MgCl₂、CaCl₂三种氯盐以及Na₂SO₄和MgSO₄两种硫酸盐溶液。将各溶液在空气中蒸发结晶,除了CaCl₂、MgCl₂溶液,其他单盐溶液都能够结晶成固体。海水虽然能够形成固体结晶,但结晶物由于CaCl₂、MgCl₂的影响有润湿现象。结晶速度顺序为:Na₂SO₄>MgSO₄>NaCl>海水;结晶物随着溶液蒸发向高处爬升高度顺序为:NaCl>Na₂SO₄>MgSO₄>海水。在半浸泡条件下,对于砂浆试件,各溶液中的试件表面结晶量与结晶时间顺序与在空气中的一致,内部结晶的晶粒尺寸小于表面结晶。只有在MgCl₂和CaCl₂溶液中的试件发生断裂,且在内部观察到大量膨胀性结晶产物,而其他溶液中的试件并未观察到开裂现象。由此可见,膨胀性结晶产物的生成是造成开裂的必要条件,而物理结晶本身对试件的破坏程度并不明显。在半浸泡条件下,物理结晶的位置与程度与毛细作用密切相关。各单盐溶液和海水的毛细作用观察到较大差异,顺序为去离子水>NaCl>Na₂SO₄>CaCl₂>MgCl₂>MgSO₄>海水,说明海水中多种离子共存的情况下,毛细作用整体上会受到抑制。随着毛细孔径的增大,各溶液的毛细作用差异变小且上升高度变得不明显。干湿循环条件下,各溶液对砂浆的性能影响不大。在这两种镁盐溶液中,砂浆表面发生明显剥蚀,这是由于镁盐在砂浆中的化学反应生成的Mg（OH）₂发生溶蚀导致的。与半浸泡条件下的试件相比,NaCl、Na₂SO₄、MgSO₄及海水溶液会在试件表面生成少量结晶,这与离子在砂浆内部的浓度分布相关。总体来说,干湿循环条件下试件的劣化情况较半浸泡条件轻微。物理结晶本身并不会导致混凝土的开裂,所观察到的半浸泡环境下开裂实际上是由于海水中的部分盐（比如CaCl₂和MgCl₂）碳化膨胀所造成的,而干湿循环下的加速劣化是由于海水中的镁盐的溶失导致的。因此服役于海洋环境的混凝土构件为了避免物理结晶所导致的开裂,通过加固混凝土表面从而减弱碳化及流水冲刷是比较重要的。