水泥基外墙系统是一种新型的建筑外墙结构,集外观装饰、力学承载与隔音保温等多项功能于一体,具有生产效率高、质量稳定等优点,符合我国建筑工业化与低碳经济的发展要求。然而,水泥基外墙系统极易发生泛碱,造成外墙表面出现大量白色污迹,从而严重影响外墙系统的外观装饰效果,制约其在实际工程中的大规模推广应用。目前,在泛碱问题的相关研究领域中仍存在较多空白,如对泛碱程度的表征尚无准确定量的方法、对泛碱物质的迁移过程缺乏相关数学模型等。本文从水泥基外墙系统泛碱机理出发,在泛碱表征方法、抑制方法、物理模型以及预测模型等方面开展了相关研究,并取得了如下研究成果。在结合水泥基材料加速泛碱方法与计算机图像分析技术的基础上,建立了一种水泥基材料泛碱程度定量表征方法。首先将材料经过一定参数下的加速泛碱处理,再采集材料泛碱前后的表面图像,对泛碱图像进行基于灰度理论的泛碱区域甄别与相对面积计算,并根据“6m可视原则”将泛碱区域划分为泛碱程度严重的Ⅰ型泛碱与泛碱程度轻微的Ⅱ型泛碱。对水泥基外墙系统泛碱机理进行了研究,分析了泛碱物质的成分、来源、含量与传输规律等,建立了水泥基材料泛碱物理模型。根据该泛碱物理模型,借鉴水泥基材料溶蚀的相关研究,建立了基于钙离子溶出的水泥基材料泛碱数学模型,并将数学模型中的关键参数与材料的物理化学性能建立了相关关系。将水泥基材料的孔隙率、内部Ca(OH)2含量与原材料的化学组成和物理性能代入泛碱数学模型中,即可计算经一定泛碱处理后材料内部液相钙离子浓度的分布。通过分析水泥基材料液相钙离子分布的变化规律,可得出在经过泛碱处理后材料表层泛碱物质可向外界迁出的深度范围,从而间接预测材料表面泛碱程度。偏高岭土能有效抑制水泥基材料泛碱,机理是通过火山灰反应降低材料中泛碱物质Ca(OH)2的含量,同时降低孔隙率使Ca(OH)2难以借助孔通道向材料表面迁移。在水泥基外墙系统中,以10%掺量的偏高岭士取代水泥,能在保证良好力学性能的前提下获得最佳的泛碱抑制效果。将添加偏高岭土水泥基材料的孔隙率、内部Ca(OH)2含量与原材料化学物理参数代入泛碱数学模型中进行计算,分析得出基于泛碱数学模型计算出的液相钙离子分布变化与试验得出的表层Ca(OH)2含量分布变化及材料表面泛碱程度三者之间存在较好的相关性,并建立了适用于添加偏高岭土等活性矿物掺合料的水泥基材料泛碱预测模型。表面封闭处理对水泥基材料泛碱有着良好的抑制效果,但受工艺参数影响。对于水泥基外墙系统,在养护2天后进行2次封闭剂喷涂可以使其兼具优良的抗泛碱性能与较高的生产效率。表面封闭处理对水泥基材料的孔隙率和Ca(OH)2含量无影响,其抑制泛碱的机理主要是在材料表面形成具有憎水性能的封闭层,阻止外界水分向材料内部渗入和内部水分向材料表面迁移。基于表面封闭处理的泛碱抑制机理,引入水饱和系数对泛碱数学模型进行了修正,建立了适用于经表面封闭处理的水泥基材料的泛碱预测模型。