硫酸盐侵蚀是导致水泥基材料耐久性退化和服役寿命缩短的重要环境因素之一,SO₄^2-在水泥基材料中的扩散与反应,造成其膨胀、开裂、强度损失以及微结构损伤等。水化硅酸钙（C-S-H）凝胶是水泥基材料水化产物的主体,也是混凝土材料的基本单元,其组成结构对实际工程中混凝土的力学性能和耐久性能产生重要影响。然而,C-S-H凝胶结构复杂多变,易受到侵蚀离子、温度、矿物掺合料等因素影响。因此,深入分析C-S-H凝胶因硫酸盐侵蚀引起的微结构演变对混凝土结构耐久性设计和服役寿命的提高具有重要意义。本文基于国家自然科学基金“弱碱环境下混凝土石膏型硫酸盐侵蚀机制”（No:51578004）,采用XRD、SEM-EDS、²⁷Al NMR、²⁹Si NMR和¹H NMR等测试技术,研究了Na₂SO₄溶液pH值、弱碱环境下Na₂SO₄溶液浓度对硅酸盐水泥浆体中C-S-H凝胶结构的影响规律,并分析了浆体侵蚀产物组成与形貌、孔隙结构的变化。此外,采用化学合成法合成了Ca/Si、Al/Si不同的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,研究了硫酸盐侵蚀前后纯C-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶结构的变化规律。通过以上研究,共同揭示弱碱环境下硫酸盐侵蚀对水泥石中C-S-H凝胶微结构的影响机制。得出如下结论:（1）弱酸与弱碱性Na₂SO₄溶液中,浆体的侵蚀产物主要是石膏相。与强碱性Na₂SO₄溶液相比,弱酸与弱碱性环境抑制了钙矾石的生成,使其结晶为尺寸更大的“柱状”结构。同时,弱酸与弱碱侵蚀条件有效的抑制了浆体的碳化。在弱酸和弱碱性Na₂SO₄溶液侵蚀过程中,C-S-H凝胶结构中的Al[4]先向铝酸钙盐相Al[6]转化,后又会重新进入C-（A）-S-H凝胶中,使得凝胶结构中Al[4]/Si先减小后增大。此外,随侵蚀溶液pH值降低,促进了浆体水化,使得凝胶平均分子链长（MCL）增加,水泥石孔隙率增加,有害孔比例增加。（2）在pH值恒为8浓度不同的Na₂SO₄溶液中,浆体的侵蚀产物以石膏相为主,提高Na₂SO₄溶液浓度,促进了石膏晶体生长,使其晶体形貌逐渐由“脉络状”、“块状”转变成了“短棒状”。不同浓度Na₂SO₄溶液侵蚀后,水泥石的孔隙尺寸主要介于0.01μm⁰.1μm之间,少部分大于0.1μm。硫酸盐侵蚀过程中,侵蚀前期硫酸盐激发作用显著,随着侵蚀龄期增加,硫酸盐侵蚀作用逐渐占据主导地位。侵蚀前期,水泥石孔隙率随侵蚀溶液浓度升高而降低,且均小于未受侵蚀状态下水泥石的孔隙率。当侵蚀至180 d时,水泥石孔隙率随侵蚀溶液浓度升高而增大。另外,Na₂SO₄溶液浓度升高,水泥石中有害孔的比例增加。（3）不同浓度Na₂SO₄溶液侵蚀过程中,C-S-H凝胶结构中Al[4]/Si先减小后增大,侵蚀前期,Na₂SO₄溶液浓度升高促进了Al[4]从凝胶结构中脱出,随着侵蚀龄期延长,脱出的Al[4]又会重新进入到凝胶结构中,Na₂SO₄溶液浓度增加,进入凝胶结构中的Al[4]增多。侵蚀龄期由28 d增至180 d时,随着Na₂SO₄溶液浓度升高（0、3.5%、10.0%）,C-S-H凝胶结构中Al[4]的相对强度分别增加了34.04%、38.95%、148.16%。同时,Na₂SO₄溶液浓度升高促进了浆体中C-S-H凝胶MCL增长。（4）对于化学合成C-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶而言,Na₂SO₄溶液侵蚀使其结构、形貌、聚合度及分子链长等发生改变。未发生侵蚀时,C-S-H凝胶Ca/Si增加,凝胶层间距增加,结构变疏松,其形态由“层状”结构逐渐转变成团聚的“颗粒状”,凝胶聚合程度降低,MCL缩短。掺铝后凝胶（C-A-S-H）结晶度降低,聚合程度增加。随C-A-S-H凝胶Al/Si增加,凝胶聚合度先增加后降低,MCL增长,当Al/Si为0.1时,凝胶聚合程度最高。（5）硫酸盐侵蚀使得C-A-S-H凝胶和C-S-H凝胶脱铝、脱钙,并生成侵蚀产物石膏、钙矾石。侵蚀后凝胶的层间距缩小,聚合程度增加,MCL增长。C-S-H凝胶抗硫酸盐侵蚀能力随Ca/Si的增加而减弱,相同Ca/Si的C-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶相较,C-A-S-H凝胶抗硫酸盐侵蚀能力更强,其抗硫酸盐侵蚀能力随Al/Si增加先增强后减弱。本实验中C-A-S-H凝胶的Al/Si为0.1时,其抗硫酸盐侵蚀能力最强。