混凝土凭借其优良性能被广泛应用于工程建设。然而实践表明,碳化、除冰盐破坏、硫酸盐侵蚀等化学因素造成的混凝土损伤劣化已成为工程中必须要面对的问题。各种化学作用下的混凝土损伤会严重影响结构耐久性,进而直接决定着混凝土结构的服役寿命。本课题选取化学作用中过掺氧化镁混凝土、碱骨料反应、硫酸盐侵蚀三种混凝土化学劣化反应作为研究对象,将宏观性能测试和微观分析相结合,采用课题组研发的混凝土全景微裂纹定量分析技术对混凝土内部微裂纹进行定量表征,分析混凝土在几种典型化学膨胀作用下损伤破坏的机理。采用标准养护与80℃高温加速养护结合的方法,研究了不同氧化镁掺量与粉煤灰掺量的外掺氧化镁混凝土的膨胀变形、力学性能及内部微裂纹结构的演化规律,采用冲击回波法测试加速养护条件下氧化镁混凝土膨胀过程中弹性波波速的演变规律,研究了过掺氧化镁混凝土的膨胀率、抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性波波速的演变规律。采用荧光环氧浸渍法制备氧化镁混凝土的微观分析切片,利用课题组自主研发的全景荧光显微镜获取切片的全景图像,并对获得的荧光显微图像进行微裂纹提取与量化分析,对加速养护14d后的氧化镁混凝土棱柱体进行了CT扫描,提取过掺氧化镁的混凝土CT图像中的微裂纹并进行量化分析,并与荧光显微图像得到的量化结果进行了对比。研究结果表明,氧化镁混凝土的膨胀率随着氧化镁掺量的增加而增加,微裂纹结构特征参数随着氧化镁掺量的增大而增大,氧化镁的过量掺入会导致水泥基体发生不可控制的膨胀变形,在界面过渡区产生微裂纹甚至是肉眼可见的宏观裂纹。即使在标准养护条件下,混凝土内部开裂现象依旧明显,在高温养护条件下,更是会出现不可控制的膨胀,混凝土甚至会发生溃散,其力学性能有很大程度的衰减。使用碱活性骨料成型混凝土试件,置于60℃加速反应养护箱中加速养护,在不同龄期将试件取出,进行混凝土性能测试,研究发现,发生碱骨料反应的混凝土试件的弹性波波速、相对动弹性模量、劈裂抗拉强度均随着混凝土膨胀率的增加而减小,抗压强度受碱骨料反应的影响不显著。发生碱骨料反应的混凝土的劈裂抗拉强度、膨胀率、自振频率与基于弹性波波速建立的损伤度之间有良好的线性相关关系。对发生碱骨料反应的混凝土试件进行微裂纹量化分析,发现碱骨料反应的混凝土试件内部出现了许多微裂纹,且微裂纹主要在骨料边缘呈线性分布;随着膨胀率的增加,AAR劣化混凝土试件内部微裂纹的总长度、长度密度、平均宽度、最大宽度均增大,且微裂纹主要分布在界面过渡区。研究结果表明,混凝土碱骨料反应过程中混凝土不均匀膨胀导致微裂纹的萌生和扩展,是混凝土宏观性能衰减的根本原因。用干湿循环的实验方法进行混凝土硫酸盐腐蚀实验,对侵蚀前后的混凝土切片进行了微裂纹定量分析,研究了混凝土在硫酸盐腐蚀前后抗压强度和微裂纹结构特征参数的区别。研究结果表明,在达到抗硫酸盐破坏等级后,混凝土内微裂纹密度显著增加。