材料的结构决定性能，水泥基材料也不例外，其内部的孔结构直接影响宏观耐久性，从而影响其使用寿命。深入水泥基材料的微观层次，研究其内部孔结构与宏观性能的关系，不仅为水泥基材料的基础研究提供重要的理论支撑，而且对实际条件下水泥基材料的设计与应用有一定的指导意义。　　目前有大量的文献对水泥基材料的微结构进行了表征，但相对于二维研究，三维研究还比较缺乏。本文提出了一种基于X射线断层摄影术(XCT)以及数字图像处理技术的方法，对不同水泥基材料的孔结构进行了研究，定量表征了水泥基材料孔隙率的空间分布与频率分布，并对相关的孔结构及物相变化进行了分析，结果如下:　　对无宏观梯度分布的水泥净浆、砂浆及混凝土样品的孔结构进行了表征，给出了孔隙率的三维空间分布，利用体积增长求平均值的方法对部分样品的特征尺寸进行了研究和讨论，得到了局部孔隙率的频率分布。孔隙率的三维空间分布结果表明水泥净浆、砂浆、混凝土的内部结构相差很大，水灰比是影响孔结构的关键因素;孔隙率的频率分布结果表明水泥净浆、砂浆及混凝土的内部结构存在一定的不均匀性，但是在宏观上，这三种材料均有一定的代表性。最后对比XCT所测的孔隙率与压汞法和称重法测试的结果，吻合良好。　　对部分钙溶出水泥净浆样品的孔结构进行了表征，得到钙溶出后样品孔隙率的空间分布，结果表明钙溶出的溶蚀前沿非常明显，而且存在一个缓慢的过渡区;溶蚀部分孔隙率的值大幅度的升高，三个水灰比的水泥净浆溶蚀部分的孔隙率均达到0.6以上;水灰比对溶蚀程度和溶蚀速度有很大的影响，水灰比的越低，溶蚀速度越低，但溶蚀的程度加深。　　对部分碳化水泥净浆样品的孔结构进行了表征，得到碳化后样品孔隙率的空间分布，结果表明水灰比低时，样品碳化不完全，碳化对孔结构影响较小，水灰比低于0.3时几乎无碳化现象;水灰比较高时碳化现象较明显，碳化使孔隙率的值降低，碳化前沿也比较清晰。　　对水泥净浆样品碳化后的碳酸钙的空间分布进行了表征，比较准确地定位了碳化的深度和碳化前沿，碳化7天和14天的碳化深度分别约为10mm和13mm;样品碳化7天后，其已经碳化的部分仍继续发生碳化，但速度缓慢，碳化程度也较小;碳化前沿无过渡，表明了该实验条件下的碳化由扩散控制。用热重分析法在样品的不同深度处取样，得到的碳酸钙的质量分数，与CT的测试结果基本吻合。