混凝土结构的耐久性问题受到了当今工程界的普遍关注,氯离子侵蚀是导致钢筋锈蚀、造成混凝土结构性能劣化的重要原因。氯盐侵蚀后的混凝土在干燥过程的水分蒸发引起氯离子反向对流,会导致氯离子在混凝土表面富集,大量研究表明该过程对于混凝土耐久性具有不可忽视的影响。研究干燥过程中氯离子传输现象,对完善水泥基材料内部氯离子传输理论以及准确预测钢筋混凝土结构服役寿命至关重要。目前关于水泥基材料干燥过程中的物质传输规律研究不够全面,试验周期较短且普遍采用高温加速方案,与混凝土实际服役情况不符。针对上述问题,本文对水泥砂浆干燥过程中的氯离子传输性能开展了试验研究与模拟分析,具体工作和结论如下:(1)制备了水灰比为0.4和0.6的水泥砂浆,在预干燥及吸盐试验后,进行了对流与扩散耦合作用下的干燥试验、氯离子自由扩散试验,探讨了反向对流作用与扩散作用对氯离子迁移规律的影响。(1)干燥试验结果表明干燥时间对氯离子传输规律有重要影响,干燥过程中水分蒸发引起的反向对流导致一部分氯离子向砂浆表层迁移,表面氯离子浓度仅在干燥初期有所上升:干燥7天内,砂浆饱和度较高时,蒸发作用较强,向外的对流作用大于向内的扩散作用,试件表层氯离子含量略有上升;干燥28天、56天后,随着自然干燥时间的延长,对流作用减弱,氯离子向内自由扩散作用比向外对流作用明显,试件浅层的氯离子含量逐渐降低,试件内部氯离子含量增加。(2)自由扩散试验结果表明氯离子仅在浓度梯度的作用下向内部迁移,自由扩散后氯离子分布曲线越来越平缓:仅在自由扩散作用下,砂浆内部氯离子会由高浓度区域向低浓度区域扩散,表层氯离子含量下降,试件深层处氯离子含量则有所上升。(3)基于干燥试验以及自由扩散试验结果,进行氯离子扩散系数拟合分析后发现:在其他试验条件一致的前提下,干燥试验的氯离子扩散系数小于自由扩散试验,这主要是因为干燥试验产生的对流作用与氯离子向内扩散方向相反,降低了氯离子向试件内部迁移的速度。(2)基于Richards方程和Fick第二定律,分别建立了非饱和水泥基材料中水分和氯离子传输的细观数值模型,并实现了水分传输模型与氯离子传输模型的耦合。采用与试验过程同样配合比的砂浆试件,通关相关试验确定了模型中的关键参数:进行了150天的等温吸附脱附试验及定水头压力渗透试验,获得了水分传输模型中关键参数;对砂浆一维吸盐90天的表面氯离子浓度进行了测试分析,得到了表面氯离子浓度时变函数,并进行了RCM试验测定了氯离子扩散系数。为传输模型中关键参数的确定提供了试验依据,完善了传输模型,使其更符合实际情况。(3)使用COMSOL有限元分析软件中流体流动和稀物质传递模块对试验过程进行了模拟,完成了水分—氯离子耦合传输模型的计算,得到了试验过程中试件内部饱和度的分布以及氯离子的动态迁移过程。通过与试验结果对比,验证了水分—氯离子耦合传输模型正确性以及参数确定方法的合理性,为后续相关研究仿真模拟提供了理论依据和模型支持。