在除冰盐环境和近海或海洋环境中,有害介质的侵蚀作用是影响钢筋混凝土结构力学性能退化和耐久性劣化的主要原因。通常情况下,海洋潮汐区和浪溅区的混凝土其内部钢筋锈蚀最严重,这是因为水分渗透使得大量侵蚀性介质(如氯离子)迁移进入非饱和混凝土内部,造成了混凝土耐久性能的劣化和钢筋的锈蚀。服役过程中的混凝土结构大多承受着各种类型的荷载作用,持续荷载作用会造成混凝土孔隙结构的变化、甚至裂缝的萌生及相互贯通,提高了水分及侵蚀性介质的传输速度。随着工程需求的升级,矿物掺合料和高强混凝土的应用越来越广泛。因此,针对海洋或除冰盐环境中的混凝土结构,研究持载作用下非饱和混凝土内部水分及氯离子的传输机理和分布规律,对开展钢筋混凝土结构的耐久性分析和使用寿命预测具有重要的工程意义。基于以上考虑,本文开展了短期持压荷载作用下不同粒化高炉矿渣(Granulated Blast Furnace Slag,简称GBFS)掺量的高强混凝土内部水分和氯离子传输性能的试验研究,分析了应力水平和GBFS掺量对混凝土物质传输性能的影响规律和作用机理,主要的研究内容及结论如下:(1)基于连通器原理设计了改进的混凝土吸水试验装置,并用预制模具制备中空圆柱体试件,实现了持压荷载和物质传输过程的同步耦合作用过程。采用此装置开展了不同持压应力水平下(分别为极限承载力的0、10%、20%、30%、40%、50%、60%)完全干燥高强混凝土的毛细吸水试验,分析了持压应力水平及GBFS掺量对高强混凝土毛细吸水性能的影响规律,建立了持压应力水平与混凝土平均吸水率之间的关系模型。试验结果表明:所有应力水平和GBFS掺量下混凝土累计吸水曲线均呈现双线性规律,且在所研究的应力水平范围内,混凝土累计吸水量和平均吸水率随着持压应力水平的提高先减小后增大,二者发生变化的应力水平阈值为40%。另外,随着GBFS掺量的增加,混凝土的毛细吸水率先增大后减小,与10%掺量的高强混凝土相比,无矿物掺合料和20%掺量的高强混凝土都能较好地减缓毛细吸水速度。(2)采用上述相同的试验装置和方法开展了短期持压荷载作用下高强混凝土的氯离子传输试验,分析了应力水平和粒化高炉矿渣掺量对混凝土氯离子渗透深度和含量分布的影响规律和作用机理。试验结果表明:与应力水平对混凝土吸水率的影响规律相比,应力水平对混凝土内部氯离子渗透深度及含量分布的影响规律有相同的结论,二者均随着持压应力水平的提高先减小后增大。但GBFS掺量对混凝土氯离子渗透深度和含量分布影响规律有所不同:随着GBFS掺量的增加,混凝土氯离子渗透深度越小,随着渗透深度增大混凝土对应的氯离子含量也越低。说明混凝土饱水时间(水养护时间)对其氯离子传输性能具有很大影响。(3)基于非饱和流体理论,结合水力扩散系数的指数形式和幂函数形式对混凝土内部的水分含量分布进行了预测,预测值与试验值吻合良好,验证了该预测模型的准确性。根据混凝土内部相对含水量与溶液中氯离子含量的对应关系,建立了氯离子含量分布的预测模型。将预测值与实测值对比发现,由于模型未考虑氯离子的结合作用导致氯离子含量预测值与实测值存在差异。另外,将水分渗透深度与氯离子传输深度结果对比可发现,二者传输过程是非同步的,氯离子迁移明显滞后于水分传输。