在西北等寒冷地区,土壤中富含丰富的硫酸根离子,使建筑工程长期遭受硫酸盐侵蚀和冻融循环的严峻考验。混凝土材料作为一种人工材料,其耐久性成为研究重点,通常采用添加纤维材料有针对的改变其性能,从而满足一定的耐久性。碳纳米管作为一种纳米材料,在胶凝材料凝结硬化过程中起到填充和桥联等作用,对改善混凝土材料的力学性能、增加水化产物之间的连接及优化过度区具有重要的作用,因而具有改善混凝土材料的耐久性的作用。目前研究主要集中在碳纳米管对砂浆材料性能的改善,而其对混凝土试样经硫酸盐侵蚀和冻融耦合作用后的影响研究比较少见。因此,本文采用三种不同浓度的碳纳米管溶液制备了碳纳米管混凝土试样,研究了不同掺量的碳纳米管对混凝土试样力学性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、TG-DSC综合热分析、压汞等方式对改善混凝土试样耐久性的微观机理进行了研究。着重研究了碳纳米管混凝土抗硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合作用下的性能、碳纳米管掺量对其作用下腐蚀产物的影响进行了研究,主要工作如下:(1)碳纳米管对混凝土试样力学性能的影响。对未进行硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用的碳纳米管混凝土试样进行力学性能测试,通过其对混凝土试样抗压强度的提升率来判断碳纳米管的最优掺量。发现碳纳米管掺量为0.05wt%时,混凝土试样的抗压强度提升最为明显。(2)碳纳米管对混凝土试样水化产物的影响。通过对未进行硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用的碳纳米管混凝土试样进行TG-DSC综合热分析发现,碳纳米管的掺入能够促进混凝土试样在凝结硬化过程中水化产物的生成,且随碳纳米管掺量的增加逐渐增加。(3)碳纳米管混凝土腐蚀产物的研究。通过SEM扫描电镜观测发现混凝土试样孔隙和微裂纹处有大量的腐蚀产物。随着硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用次数增加,混凝土试样内部腐蚀产物逐渐增加,钙矾石由细针状逐渐聚集增长,最终形成大簇针状。通过XRD对碳纳米管混凝土的腐蚀产物进行定性分析,发现其在硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用后,主要生成物为钙矾石。结合TG-DSC综合热分析,发现随着硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用的进行,碳纳米管混凝土的腐蚀产物钙矾石逐渐增加。通过对相同硫酸盐侵蚀与冻融循环耦合作用次数时不同碳纳米管掺量的混凝土试样进行分析,发现碳纳米管掺量为0.05wt%时腐蚀产物的生成量最少。(4)碳纳米管对混凝土孔隙结构的影响。通过对未进行硫酸侵蚀与冻融循环耦合作用的碳纳米管混凝土进行压汞测试发现,混凝土试样的孔隙率、总孔体积随着碳纳米管的增加呈现先增加后减少的现象且均大于试样CNTs0。(5)碳纳米管对混凝土损伤规律的影响。建立了不同碳纳米管掺量之间的损伤关系。发现碳纳米管的掺入在硫酸盐侵蚀与冻融循环耦合作用不同阶段的促进作用并不相同,且其对峰值处的促进作用并不稳定。分别拟合了抗压强度和硫酸盐侵蚀与冻融循环耦合作用之间的关系方程;建立了碳纳米管掺量、硫酸盐侵蚀与冻融循环耦合作用、抗压强度之间的空间模型。