水分及离子的侵蚀几乎是所有混凝土劣化反应的根源。目前来说,宏观层面上关于水分和离子传输的试验和理论研究已经较为成熟,在微观机理方面的研究相对较少。但从微观尺度来探究物质原子之间的反应及特性,有助于我们更深入地了解事物的本质,进而可以更好地指导混凝土的发展,因此,近几年关于混凝土微观机理方面的研究越来越受到重视。本文主要基于分子动力学理论,研究水分和离子在水泥基材料中的非饱和传输。非饱和传输模型主要由两部分构成:C-S-H作为水泥的主要水化产物被选取用于模型上部的纳米凝胶孔道的构建,再加上底部的侵蚀溶液,就构建成了更为贴合实际的非饱和传输模型。首先通过与饱和模型进行对比,探究非饱和传输的特性及机理,然后针对非饱和模型,又构建了不同尺寸的凝胶孔道来探究孔径对水分和离子非饱和传输的影响,与此同时,还构建了不同的侵蚀离子溶液模型来探究氯离子和硫酸根离子在非饱和状态下的耦合传输。主要研究内容如下:（1）利用分子动力学方法模拟水分子和离子在非饱和及饱和状态下的毛细传输过程,进而探究纳米孔道中水分和离子的传输规律以及与C-S-H界面之间的相互作用特性。发现非饱和状态下,水分子和离子的传输主要受到毛细作用的驱使,以半月板形界面沿3.5nm的水化硅酸钙孔道向上侵入,传输过程与经典LW毛细吸收理论模型吻合良好;饱和状态下的水分子的传输主要是上下部水分子互相扩散而形成的交互传输过程,使得水分子沿孔道的扩散速度减慢。且饱和状态下,孔道界面处水化层更为紧密稳定,易形成离子簇,阻碍后续水分子和离子的进入。因此,非饱和状态下水分子携带离子在纳米孔道中的传输速度远快于饱和状态。（2）针对非饱和模型,研究氯化钠溶液在孔径为在1nm,1.5nm,2.5nm,3.5nm的水化硅酸钙纳米孔道中的毛细传输特性。传输过程中溶液和C-S-H界面接触角的逐渐减小侧面反映了C-S-H界面的亲水特性。随着凝胶孔道孔径的减小,离子被小孔径的C-S-H孔道过滤,水分子沿孔道侵入到内部而氯离子和钠离子残留在孔道入口处。C-S-H表面的硅酸盐链提供非桥接氧连接位点形成Na-Os键与钠离子相连来,表面的钙离子可以捕获氯离子,形成Ca-Cl离子对。在孔道道入口处,由于两个孔道界面之间的耦合作用,形成了移动速度缓慢的过渡区域。过渡区的存在导致孔道入口处产生了颈缩现象,抑制了具有较大水化层的离子的进入。此外,在小于2nm的通道中,Ca-Cl和Na-Cl离子对聚集成簇,在凝胶孔的中心高度集中,阻断了水分子和离子的传输通道。（3）硫酸盐和氯盐的侵蚀会导致海洋环境中胶凝材料的腐坏。为了研究两种离子的耦合传输机理,利用分子动力学方法研究了1mol/L的纯NaCl溶液、纯Na₂SO₄溶液和二者混合溶液在3.5nm水化硅酸钙纳米孔道中的毛细传输过程。在纯NaCl溶液中,水分子以半月板形凹液面沿孔道传输,侵入深度随时间呈抛物线型增长,钠离子和氯离子随之同步入侵。不同种类溶液中水分子和离子的毛细传输速度依次为:NaCl溶液>混合溶液>Na₂SO₄溶液。不同于水分子和离子在NaCl溶液中的同步入侵,在Na₂SO₄溶液和混合溶液中,离子的迁移速度明显慢于水分子,说明在NaCl溶液中加入硫酸根离子可以显著减少钠离子和氯离子的传输速率。由于Na-SO₄键之间较强的连接作用,Na-SO₄离子对可以进一步吸引附近的离子,逐渐积累成长为直径约2nm的离子团簇,与游离的硫酸根离子相比,形成团簇的离子的迁移率明显降低。形成的较大团簇体可以直接阻断纳米孔道,阻碍水分子在凝胶孔中的传输,进而延缓了侵蚀离子的侵入。