由于混凝土的广泛使用,其耐久性一直是研究重点。在我国三北地区,由于寒冷的环境导致混凝土受到冻融循环的损伤十分严重。同时由于除冰盐的使用,混凝土在冻融损伤的情况下还有氯离子的侵蚀,加速了混凝土的破坏,降低了混凝土的寿命。以往采用试验的方法进行研究,必然会消耗一定的资源,本文利用数值模拟的方法可以节约一定的资源,同时对于研究混凝土的冻融循环破坏和氯离子渗透有一定的意义。本文采用混凝土结构的相关理论,利用蒙特卡罗方法的随机性,运用MATLAB建立混凝土的三维随机骨料模型。同时利用核磁共振技术获取混凝土内部的孔隙结构信息,使模型更完善。将建立的混凝土模型导进COMSOL Multiphysics有限元软件,利用软件自带的Darcy渗流场、温度场和力学场对冻融过程的控制微分方程进行求解。给混凝土各相的参数赋值后,模拟了混凝土冻融循环过程。另外,通过软件自带的稀物质传递模块,确定混凝土各相的氯离子扩散系数,以此模拟氯离子在混凝土中的扩散过程。模拟结果表明:随着含气量的增大,混凝土的抗压强度和相对动弹模的损失都有所下降,即含气量的增大,会降低混凝土的抗压强度,但可以明显提高混凝土的抗冻性。同时混凝土的初始抗压强度模拟值与试验值相接近,误差约为10%,表明了该模型的可行性和正确性。为研究混凝土的冻融循环破坏提供了一个新的思路和方法。通过对以往研究成果的分析后认为,冻融循环产生的微裂纹宽度太小,对于氯离子在微细裂纹中的扩散系数影响很小。因此本文假设氯离子在由冻融循环破坏下产生的裂纹内的扩散系数为常数,进而数值模拟了冻融循环过程中混凝土内部的氯离子扩散过程。结果表明,氯离子在混凝土内部扩散到一定深度后便很难再继续向里面扩散,不过随着冻融次数的增加,冻融对混凝土内部结构的损伤逐渐增大,该深度会逐渐变大。