硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一。土壤、地下水、海水以及工业废水中都含有硫酸根离子，它们可渗入混凝土内部，与水泥水化产物发生反应，改变水泥浆体的组成和微观结构，使混凝土出现膨胀、开裂、剥落，引起混凝土的强度和粘结性降低甚至丧失。关于硫酸盐侵蚀的研究已经有100多年并取得了较多的研究成果，通常认为硫酸盐侵蚀的主要产物为钙矾石和石膏。钙矾石的形成会引起水泥混凝土的膨胀，石膏会引起水泥混凝土的软化，并提出采用低C3A水泥、低水灰比等方法来提高水泥混凝土的抗硫酸盐性能。但很多研究工作关注于破坏样品的分析，对硫酸盐侵蚀过程的系统研究较少，导致在什么位置形成的钙矾石会引起膨胀、石膏的形成是否会引起膨胀仍不是很明确。　　本文通过外观特征、膨胀率变化、抗压强度、质量损失、表面裂纹量化分析、超声波脉冲速率、空气渗透性等方法跟踪评价了浸泡在不同浓度Na2SO4溶液中水泥浆体和砂浆性能的劣化过程，并分析了水灰比、硫酸根浓度和水泥中C3A含量对侵蚀过程的影响。采XRD和SEM等测试方法对浸泡在Na2SO4溶液中不同龄期的水泥浆体和砂浆产物相组成和微观结构的演变进行了分析，结合试件的膨胀性能分析了不同位置形成的钙矾石对试件膨胀性能的影响。同时结合溶液条件下石膏的形成、浸泡在Na2SO4溶液中C3S浆体的膨胀性及遭受硫酸钠侵蚀的水泥基材料中石膏的形成，探讨了硫酸盐侵蚀条件下石膏的形成条件以及石膏形成是否产生膨胀，最后根据性能的劣化、产物相和微观结构的演变，提出了不同浓度侵蚀条件下水泥基材料遭受硫酸钠侵蚀的劣化机制。本研究所取得的主要结论如下:　　1.水泥基材料遭受外部硫酸盐侵蚀时，侵入的SO42-首先在表层与水泥基材料中的含铝相物质发生反应，在限制空间形成1-5μm的细小钙矾石，钙矾石晶体生长会引起膨胀并形成裂纹。在水泥浆体遭受侵蚀的早期，膨胀主要在边角发生，随侵蚀龄期增长，侵入水泥浆体内部的硫酸根离子与水泥水化产物形成的细小钙矾石引起水泥浆体整体快速膨胀。砂浆在遭受侵时，同样是侵入试件的硫酸根离子与浆体中的含铝相发生反应在其表面形成细小钙矾石，引起浆体部分发生膨胀，引起试件宏观的膨胀和开裂，并使浆体与集料之间产生间隙。随着侵蚀龄期的增长，更多的裂纹在试件的内部形成，当孔溶液中离子浓度达到钙矾石的过饱和度后，钙矾石可以在孔洞、已形成的裂纹中等相对自由的空间形成约50-100μm的钙矾石晶体。在孔洞、裂缝中形成的大晶体尺寸钙矾石并不引起膨胀、开裂，只是钙矾石重结晶的结果。　　2.浸泡在0.031mol/L Na2SO4溶液中水泥浆体至900d时侵蚀产物只有钙矾石，当Na2SO4溶液为0.352mol/L时，300d时水泥浆体中有钙矾石生成，600d时同时有钙矾石和石膏形成，表明钙矾石是遭受硫酸盐侵蚀时首先形成的侵蚀产物，石膏主要在侵蚀后期形成。随着硫酸根离子浓度的降低，石膏开始形成的时间趋于增长。溶液的pH值是控制石膏形成的关键参数，溶液的pH值越高，形成石膏所需要的硫酸根离子浓度越高;硫酸根离子浓度一定时，溶液的pH值越高，石膏越难以生成。在水泥基材料中，石膏通常在相对较低的pH值时形成。　　3.水泥基材料遭受硫酸盐侵蚀时，侵蚀的后期SO42-可能会与溶液中的Ca2+形成石膏。水泥浆体在遭受硫酸盐侵蚀的后期形成大量的石膏，但水泥浆体的膨胀率并未明显增长，浸泡在0.352mol/L Na2SO4溶液中的C3S浆体形成了石膏，但在试验周期内未出现膨胀。微观结构显示在水泥浆体中形成的石膏主要填充在早期钙矾石形成产生的裂缝中;在砂浆试件中，石膏晶体则整齐排列在早期因为浆体中钙矾石形成导致浆体膨胀引起的集料与浆体的间隙中。形成的石膏主要起填充作用，并不产生膨胀。　　4.水泥基材料遭受外部硫酸盐侵蚀时，外部硫酸根离子扩散进入试件，首先在试件的边角、表层与含铝相物质发生反应形成细小钙矾石，导致表层和边角出现膨胀并引起裂纹，因而表现出轻微质量损失和强度损失。由于表层裂纹的形成，外部硫酸根离子能够更快速侵入试件，在试件的内部形成更多的钙矾石，形成大量的裂纹，进一步加剧硫酸盐侵蚀的速率，引起试件快速的膨胀、明显的质量和强度损失。在侵蚀后期石膏主要沉积在裂缝和界面的间隙中，石膏的形成会消耗氢氧化钙，氢氧化钙完全消耗后会导致C-S-H脱钙，因此会显著的降低试件的强度并引起表层无粘结力的脱落。