水泥基材料的耐久性问题一直是当前研究的重点和热点内容,而氯离子在水泥基材料内的传输问题更是耐久性核心问题。传统电阻率法常用于测定氯离子扩散系数,而这些方法均会产生一些测量误差。本文基于非接触电阻率法表征硬化非饱和水泥基材料电阻率的演变过程。依据Nernst-Einstein方程和Archie定律获取了电阻率与氯离子扩散系数、孔结构特征参数的关系,建立了一种可用于原位、连续、无损表征氯离子传输的方法。同时采用类分形理论模型预测电阻率和扩散系数,并建立了水分和氯离子传输的多场耦合数值模型。取得了以下创新成果:(1)基于非接触电阻率法设计了一种可研究温度—渗流耦合作用下水分和氯离子在非饱和水泥基材料中传输性能的装置。依据Nernst-Einstein方程和Archie定律计算得到了稳态氯离子扩散系数和孔结构特征参数,发现依据扩散系数法计算出的结果更为可靠,基于此探讨了配合比对电阻率、孔结构特征参数和扩散系数的影响,发现掺入骨料后的界面过渡区和孔壁的双电层效应会对结果产生较大影响。对非饱和水泥基材料传输过程中的电阻率进行了监测,依据电阻率变化曲线计算得到了水分在水泥基材料内的平均传输速率,结果表明其趋势与电阻率变化曲线一致,曲线越陡代表水分传输越快。非饱和状态样品传输至稳态后的电阻率约为完全饱和时的2倍,表明在短期内水泥基材料远未达到稳态。(2)借鉴分形理论的研究方法,将水泥基材料视为由多相、多单元组成的模型,建立了类分形模型。依据孔结构尺度与整体材料的尺度确定了模型最小单元尺度和模型计算时的迭代次数,通过欧姆定律和通量计算方法分别计算得到了电阻率和扩散系数。类分形模型计算结果更接近非接触电阻率实验所测值、N相球模型和串并联模型。通过类分形模型预测得到了水泥基材料的电阻率和氯离子扩散系数,与非接触电阻率实验所测结果、N相球模型以及串并联模型结果相吻合。(3)基于水分和氯离子传输的机理,并考虑了饱和度、环境浓度、界面过渡区、电迁移作用和水泥基材料对氯离子的结合作用等因素,建立了水分和氯离子传输的扩散—对流—电迁移耦合数值模型。分析了界面过渡区、电场类型、氯离子结合效应、初始条件和边界条件对水分和氯离子传输的影响。表明界面过渡区越厚、电场强度越大、氯离子结合系数越小、边界浓度越大氯离子传输越快、越远。在非饱和模型中,在距离边界约5 mm范围内会出现“肩峰”,“肩峰”在传输过程中逐渐消失,“肩峰”的范围应与材料本身有关,“肩峰”的强度随着氯离子结合系数的增大而增大。在“肩峰”范围内氯离子含量随初始水分饱和度的增大而减小,在“肩峰”范围外时,氯离子含量随着初始水分饱和度的增大而增大。本论文共有图幅69张,表格7张,参考文献226篇。