碳化作用和氯离子侵蚀是导致钢筋混凝土结构过早结束正常工作状态的主要原因,而混凝土裂缝对于碳化过程和氯离子渗透过程有着显著的影响。研究裂缝对于混凝土碳化作用与氯离子渗透的影响,以及碳化作用、氯离子渗透在开裂混凝土中随位置和时间变化的传输规律,为钢筋混凝土结构的寿命预测提供了重要依据。本论文以此作为主线,重点研究了裂缝对于混凝土碳化、氯离子渗透的影响以及干湿循环下裂缝对氯离子渗透的影响。主要工作如下:1.本文基于CO₂在混凝土中扩散的原理推导出碳化过程方程,并根据碳化方程与ANSYS热传导方程的相似性,运用有限元分析软件ANSYS,建立了CO₂在混凝土中扩散的二维模型,并对其碳化过程进行模拟,在模拟过程中为了更贴近碳化作用的真实情况考虑了CO₂消耗项。分析并得出了裂缝宽度、深度以及裂缝间距对于混凝土碳化过程的影响规律,并通过快速碳化试验对数值模拟结果进行了验证。2.基于混凝土的细观结构,将混凝土看做成由粗骨料、细骨料及其粘结界面组成的三相复合材料,并根据Fick第二定律,应用ANSYS提出了氯离子在开裂混凝土中扩散系数的数值计算模型,并通过与Yang等人的实验相对比,验证了模型的可靠性与适用性。3.对氯离子在开裂混凝土中的传输过程进行了数值模拟,并且考虑了不同缝深、缝宽对于混凝土中氯离子浓度分布的影响,并与完整混凝土进行了对比。通过与开裂混凝土试块的浸泡实验进行对比,对有限元模型进行了验证。4.对于开裂混凝土中氯离子在干湿循环条件下的传输进行了试验研究,通过钻孔测得了混凝土中不同位置的氯离子浓度分布,并基于试验时间与试验条件建立了干湿循环条件下自然开裂混凝土中氯离子传输模型。