水泥基材料的微观孔隙结构与其物质传输能力密切相关,研究孔结构在环境作用下的变化规律对揭示混凝土结构的耐久性劣化机理有着重要的意义。为能准确无损原位地测试水泥基材料的孔结构,本文采用先进的低场磁共振技术(LF-NMR)测试了白色硅酸盐水泥砂浆试件经历不同环境条件作用后饱水状态下的孔结构,并与压汞法(MIP)测试所得干燥状态下的孔结构进行了对比分析。重点研究了80度高温作用与低温冻融对水泥基材料微观孔结构造成的影响,并从材料宏观渗透性与水化硅酸钙凝胶纳米尺度来加强分析高温作用给水泥基材料带来的影响。论文主要研究成果如下:(1)通过LF-NMR测试,发现80℃高温作用使得砂浆的孔隙结构发生了显著的变化,根源在于C-S-H凝胶发生了聚合。水灰比越低C-S-H凝胶的聚合越明显,其体积孔隙率的增加幅度也越大,低场磁共振测试结果与质量法测试的结果吻合较好。此外,低场磁共振弛豫分析结果表明,高温作用后砂浆的孔结构明显粗化,临界孔径和逾渗孔径增加了0.7～1.5倍,导致宏观水分渗透率增加1.6～3.9倍。80度高温作用使得C-S-H凝胶发生聚合和重排,使C-S-H凝胶层间孔的体积略微减小,而凝胶孔的体积显著增大,同时C-S-H凝胶内部的含水量上升,C-S-H凝胶外的孔隙空间也有所增加。通过高场29Si谱核磁共振测试(29Si MAS NMR)发现,高温作用使得白水泥砂浆硅氧四面体Q1峰的强度减小,相反Q2峰相应增加,Q3和Q4峰基本不变,定性证实了高温作用使C-S-H凝胶在硅氧链端部发生聚合。端部硅羟基之间发生的缩合反应将-OH基团转化为水是导致砂浆总孔隙率增加、层间孔径变大和层间孔体积减小的根本原因。(2)利用LF-NMR法测试所得饱水状态下的孔径分布曲线来计算砂浆的水分渗透率,发现Katz-Thompson方程与Kozeny-Carman方程均可有效预测水泥基材料的水分渗透率,理论预测值与试验实测值的相对误差在-18.82%～63.7%之间。这与文献中相关模型的预测结果普遍偏大2个数量级相比,具有相当高的预测精度。研究结果突出强调,在根据孔结构预测特定流体在水泥基材料内的渗透率时,要特别注意砂浆在饱和不同流体时的孔结构存在显著差异,也即砂浆的孔结构与孔隙流体之间存在显著的相关性。通过分析宏观渗透率与饱水状态孔径分布曲线之间的定量关系,得到Katz-Thompson方程的比例系数最优值为1/195,Kozeny-Carman方程比例系数最优值为1.09。经过对常温与高温处理后砂浆试件渗透率的理论分析与实际测试,不仅从宏观渗透率方面定量地证实了高温作用会对孔隙结构造成显著影响,同时也验证了经典渗透率模型对水泥基材料具有良好的适用性。(3)通过LF-NMR法观测经历一定冻融循环作用的砂浆试件,发现砂浆在冻融损伤过程中,孔径分布曲线大致由单峰分布变化为双峰分布。左峰代表的凝胶内部孔隙基本不随冻融循环次数的增加而发生改变,而对数平均孔径为187～782nm的右峰面积随着冻融循环次数的增加而逐渐增大。80℃热水养护使得砂浆的抗冻性降低,表面密封处理使得抗冻能力增强,但冻融过程中砂浆孔结构的劣化规律大致相同,即冻融损伤过程中砂浆内部几百纳米左右的孔隙不断增多并最终导致材料冻融破坏。