水泥基材料的水化是混凝土从悬浊液向刚性固体转变的关键。水泥基材料的溶解与水化显著影响混凝土的宏观性能和耐久性能,尤其是富铝物相的溶解直接决定混凝土早期性能的发展。富铝物相或其水化产物还可与氯离子反应形成含氯化合物来提升混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力和降低混凝土结构钢筋锈蚀的风险。矿物的溶解是水泥基材料水化进程的第一步骤,与产物的成核生长共同构成整个水化进程。考虑到矿物的溶解与产物的成核生长都依赖于孔溶液环境进行,了解依赖溶液环境的溶解和水化进程中的固-液界面性质变化,有助于探明富铝物相的水化机理和固化氯离子机制,进而为富铝物相固化氯离子进程的调控设计和海水拌制养护混凝土的应用提供理论基础,实现淡水资源的高效节约。基于研究背景、技术方法和科学问题,本研究从以下五个方面展开:其一,铝酸三钙（C3A）的溶解与早期水化,获得C3A溶解速率、溶度积等重要动力学和热力学参数,探究产物层和硫酸盐对水化进程的影响;其二,铁铝酸四钙（C4AF）的溶解和早期水化及其与C3A的交互作用,研究C4AF在水中和在硫酸盐溶液中的溶解行为,表征C4AF与C3A的溶解与早期水化交互作用;其三,硅酸三钙（C3S）与C3A、C4AF的溶解与早期水化交互,在测得C3S溶解速率的前提下,研究C3S分别与C3A和C4AF的溶解与早期水化交互作用并探明交互机制;其四,C3A在外加剂存在时的溶解与早期水化,研究糖类缓凝剂和减水剂对C3A溶解行为和水化放热行为的影响规律,揭示外加剂的作用机制;其五,富铝物相对水泥水化及氯离子固化行为的影响,研究富铝物相的固化氯离子机制并明确富铝物相溶解在氯离子固化进程中的关键作用。通过五部分的试验研究,取得的主要研究成果有:1)通过原位实时监控表面变化解耦C3A水化进程中的溶解与沉淀进程,测得C3A在水中的溶解速率(0.5～2 mmol·m-2·s-1)及其在10°C、20°C、30°C和40°C四个温度下的溶度积,表征和探究产物层对溶解机制转变的影响。硫酸盐对C3A的溶解有明显抑制作用,且抑制作用存在阳离子特异性差异。通过对比排除单一钙离子、硫酸根离子吸附以及离子强度这三个因素对C3A溶解抑制的控制作用,推测硫酸盐离子对的吸附是C3A溶解受强烈抑制的本因。相反地,氯盐可以促进C3A的溶解并影响水化产物的物相组成。2)测试获得C4AF在水中和在硫酸盐溶液中的溶解速率,表征和探究硫酸盐对C4AF溶解抑制存在的阳离子特异性差异。结合反应进程中的固-液界面性质变化、悬浊液电导率变化以及浆体水化放热行为,探清硫酸盐和氯盐对C4AF早期水化的作用机制。当C4AF与C3A共存时,C4AF与C3A在大水固比环境下可以通过同离子效应和竞争吸附这两个作用来进行水化交互,但在水固比为0.5的环境中未显露明显交互作用。3)对比了C3S在远离平衡态时的溶解速率(44.1±0.495μmol·m-2·s-1)及其在悬浊液中的溶解速率(4.79～12.4μmol·m-2·s-1),探清溶解驱动力变化是造成两个环境中溶解速率不匹配的主要原因。采用多种测试手段相结合的方法对C3S分别与C3A和C4AF的溶解与早期水化交互作用进行了表征,分析同离子效应、离子毒化效应和表面吸附等多种交互机制。4)蔗糖的存在抑制了C3A在水中的溶解,同时抑制了水化产物在C3A表面的生长。糖类可以通过抑制硫酸钙离子对在C3A表面的吸附和抑制石膏溶解等双重作用来削弱石膏对C3A的溶解抑制。与蔗糖的作用机制类似,聚羧酸减水剂同样会影响C3A在水中和在硫酸盐溶液中的溶解与早期水化,影响程度与减水剂的分子结构紧密相关。5)明确了四种不同铝存在形态富铝物相的固化氯离子机制:铝酸钠、氢氧化铝可以与氯离子反应生成含氯化合物,具有最强的固化氯离子能力;水滑石通过离子插层竞争的方式固化氯离子,固化能力稍弱;明矾反应生成富铝水化产物,但硫酸根离子的存在抑制了产物向含氯化合物的转化,进而导致浆体氯离子固化能力降低。氯盐种类可以从改变水化进程和孔溶液p H值这两方面来影响浆体的固化氯离子能力。通过关联富铝物相溶解、早期水化与氯离子固化行为,明确富铝物相溶解是影响氯离子固化速率的关键进程。