通过加入引气剂向水泥混凝土中引入适量微小的气泡有助于改善其和易性与耐久性。国内外混凝土配合比的设计规范都以新拌混凝土含气量为设计参数,但其中经验公式普遍基于常压环境。由于高原特殊的低气压环境,混凝土内部气泡的形成和稳定会受到影响,致使其内部气孔特征参数无法被预估,常压引气方法或将无法有效改善高原环境下混凝土的工作性能和抗冻性能。本文通过多参数耦合试验系统测试平台和青藏高原现场分别开展对比试验,研究了不同气压环境下引气剂溶液的泡沫稳定性以及水泥砂浆的含气量和密度时变特性,探明了低气压环境混凝土内气泡发育及溃灭机制;分析了不同气压环境下混凝土的气孔结构特征、力学特性及耐久性能,阐明了低气压环境下气孔演化对混凝土性能的影响;设计了基于纳米粒子-引气剂协同作用的新拌水泥基材料气泡稳定优化方法,提出了气泡聚并及溃灭等级的判定依据,揭示了纳米粒子-引气剂协同稳定气泡机制,评价了纳米粒子-引气剂体系水泥基材料的性能;最后,在西藏拉萨实地验证了纳米粒子-引气剂协同稳定气泡优化方法在低气压环境的适用性,综合考虑起泡、稳泡、气孔填充和孔隙界面优化等因素实现了基于高原环境的长寿命混凝土设计。主要研究内容及成果如下:（1）应用多参数耦合环境试验系统模拟低气压环境,实现了引气剂溶液和砂浆样品制备与性能测试全程均处于稳定气压环境。气压环境对引气剂在水泥砂浆中的引气能力影响较小,影响程度与引气剂种类相关,不同气压下水泥滤液泡沫性能的变异等级可近似表征引气剂引气能力受气压环境影响的程度;低气压环境下水泥砂浆引入气泡稳定性劣化明显,含气量越高,体系内部气泡越不稳定,硬化后砂浆的气孔含量降低越显著。（2）选用阴离子型和非离子型引气剂的引气砂浆的流动度在不同气压环境下更加稳定。加大引气剂掺量,亦可降低新拌水泥砂浆流动性的变异程度。低气压环境下成型养护的硬化混凝土气孔含量降低明显,65 k Pa环境下相同初始含气量的引气混凝土气孔含量比95 k Pa环境平均降低了25.5%,引入最大气孔直径增大,＜300μm气孔占比减小,混凝土28 d抗压强度下降6.18%～13.58%,28 d抗折强度下降8.20%～15.00%,耐久性指数下降3.7%～44.0%。相同硬化密度的条件下,低气压成型养护的砂浆28 d力学强度明显低于常压环境。证实了在低气压下,气泡稳定存在更加困难,使得孔隙结构异常,进而导致混凝土性能劣化。（3）针对低气压环境下水泥基材料内部气泡失稳问题,研发了一种适用于水泥基材料的纳米粒子-引气剂协同稳定气泡设计方法。发现吸附于气泡壳上的纳米二氧化硅（NS）颗粒改善了气泡的稳定性,提高了气泡的表面粗糙度,导致气泡在浆料中移动的摩擦阻力增大,进而减缓了小气泡的迁移和聚并趋势;NS使得气泡壳中C3S的晶体对称性降低,化学性质更加活跃,促使更多C-S-H凝胶和Ca（OH）2生成,水化产物形成交联网络,提高了气泡壳强度,防止气泡聚并;NS颗粒在气液界面的吸附量决定了气泡的细化程度。（4）吸附在气液界面上的NS影响了引气砂浆气孔的全周期的演化过程。在养护过程中,NS仍与水泥砂浆中的Ca（OH）2在引入气孔界面处持续发生反应,致密孔壁水化产物,强化孔壁结构,填充气孔孔隙,提高引气砂浆的强度和耐久性。综合考虑不同NS掺量下引气砂浆的性能测试结果,推荐掺量为0.5%。（5）基于纳米二氧化硅-引气剂的协同作用,提出了适用于高原低气压环境的长寿命混凝土设计方法。高原现场应用发现,与常规混凝土相比,掺入NS的引气混凝土小气孔比例显著增加,气孔平均气孔直径减少43.3%。NS通过强化孔壁结构和增大气孔比表面积,极大优化了低气压环境下引气混凝土性能,其中抗折性能最高可增强26.3%,最大冻融循环次数可提高100%,提高了高原混凝土的结构安全和服役周期。