随着我国经济建设的高速发展以及“一带一路”战略的稳步推进,铁路交通基础设施建设规模空前。隧道工程由于其在优化线性、节约土地、保护环境等方面具有重大的优势,成为铁路工程的重要组成部分。我国西南等地区地下水中富含以硫酸根为主的多种腐蚀性离子,对隧道衬砌这种地下混凝土结构造成腐蚀劣化,严重影响铁路安全、高效运营。因此迫切需要开展硫酸盐腐蚀环境下铁路工程隧道衬砌混凝土耐久性提升技术研究。本文针对硫酸盐腐蚀环境下铁路隧道衬砌混凝土劣化等问题,通过正交试验方法研究了矿物掺合料种类、掺量和不同掺入方式对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并根据试验结果开发一种适用于硫酸盐腐蚀环境的混凝土抗硫酸盐侵蚀抑制剂;通过研究不同含气量混凝土的气孔特征参数,探究硬化混凝土气孔特征参数对缓解混凝土盐类结晶破坏性能的影响;提出适用于硫酸盐腐蚀环境下隧道衬砌防腐蚀自充填混凝土制备技术。本文的研究成果不仅为我国西南地区硫酸盐腐蚀环境下隧道衬砌混凝土施工建设提供了指导作用,也为隧道衬砌混凝土耐久性设计规范的制定提供科学依据。粉煤灰和硅灰对水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能的影响大于矿渣粉,且随着粉煤灰掺量的增加其抗侵蚀系数增大。硅灰掺量过高会影响其他矿物掺合料改善水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的效果。综合考虑不同胶凝体系对水泥基材料工作性能、力学性能以及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,抑制剂由粉煤灰、矿渣粉和硅灰以一定的比例混合并辅以功能性外加剂制成,推荐用量为胶凝材料总量的30%。混凝土内部适当引入微小气泡可以缓解硫酸盐结晶产生的压力。当新拌混凝土含气量小于5.6%时,硬化混凝土内部有害孔和多害孔的比例较少,且随着混凝土含气量的增加,硬化混凝土气泡间距系数逐渐减小,气泡比表面积逐渐增大,因此在硫酸盐干湿循环条件下混凝土抗盐类结晶破坏性能最优。本文推荐在硫酸盐类腐蚀环境下新拌混凝土含气量的最佳范围为4.5%～5.5%。抗硫酸盐侵蚀抑制剂现场应用结果表明,在满足实体结构强度设计等级要求的前提下,混凝土的工作性能和耐久性能得到显著提升。同时,掺入抗硫酸盐侵蚀抑制剂后,降低了混凝土配合比的胶凝材料用量和水泥标号,衬砌混凝土内部的水化温升温峰由78.7℃降低到70.1℃,降低温度裂缝产生的可能性。