海洋大气环境,在盐雾的长期作用下氯离子侵入混凝土进而导致混凝土结构中的钢筋锈蚀,影响结构的耐久性和安全性。因此,在国家自然科学基金“海洋大气环境下混凝土中温湿度-氯离子耦合传输机理及数值模拟研究(项目编号:51509084)”支持下,以海洋环境下混凝土中氯离子传输过程为研究对象,把氯离子的传输分解成氯离子浓度差引起的扩散和毛细压力引起的水分传输携带的氯离子传输两个过程,对混凝土中氯离子侵入过程进行了研究。采用盐雾试验法模拟海洋大气环境下饱和混凝土中氯离子扩散过程,研究了水胶比、孔隙率、温度以及时间对侵入混凝土中的氯离子含量及氯离子扩散系数的影响规律。试验结果表明,氯离子扩散系数和侵入深度随着混凝土水胶比的增大而增大,随着孔隙率的增大而增大,随着温度升高而增大;随着时间的增长,氯离子扩散系数逐渐减小,氯离子侵入深度逐渐加深;混凝土表面氯离子含量随着温度的升高逐渐增多。根据分析结果进一步建立考虑温度和时间影响的氯离子扩散方程和温度与表面氯离子含量之间的关系方程。通过密闭环境固体盐侵蚀法对0.7、0.85、1三种初始非饱和的混凝土在20℃环境下的氯离子传输试验研究,得出了考虑饱和度影响的非饱和状态下氯离子扩散系数方程。在考虑温度、时间及饱和度影响的氯离子扩散方程中引入考虑温度影响的毛细压力水分携带氯离子传输方程,推导出温-湿-氯耦合传输模型。采用数值模拟软件对氯离子传输理论建立了数值模拟模型。通过盐雾氯离子扩散试验和非饱和氯离子传输试验对传输模型进行了验证,结果表明:理论模型的模拟结果与试验结果吻合良好。进一步通过数值分析发现:纯扩散时,随着温度的升高,表面氯离子含量增加,氯离子扩散速度加快。通过对温湿度耦合作用下氯离子传输数值模拟得出:吸湿时,氯离子传输速度随温度升高逐渐加快,随饱和度梯度增大逐渐加快;耦合作用下氯离子传输速度大于纯扩散时氯离子传输速度,饱和度梯度越大,毛细作用对氯离子传输速度的影响越大;饱和度梯度相同时,毛细作用对氯离子传输的影响随着距混凝土表面深度的增加呈现先增加后减小的变化;排湿时,耦合作用下氯离子传输速度小于纯扩散时氯离子传输速度,混凝土内饱和度越大,毛细作用对氯离子传输速度影响越大。干湿循环环境下,随着时间的增长,氯离子侵蚀加深,深处饱和度处于稳定状态,影响深度仅为6mm左右;不同干湿时间比例下,湿润时间越长,氯离子侵蚀越快,干湿循环周期长短对饱和度和氯离子传输影响不大。