混凝土耐久性是土木工程领域研究的热点问题之一,大量的混凝土结构因耐久性失效而提前破坏,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。引起混凝土结构耐久性破坏的因素很多,硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的一个重要因素,因此,研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土耐久性问题有着极其重要的现实意义。本文对硫酸盐侵蚀混凝土的机理及理论模型进行了深入的研究,具体内容有:首先,介绍了国内外混凝土耐久性及硫酸盐侵蚀的研究概况,分析了硫酸盐侵蚀混凝土的机理,给出了引起混凝土破坏的钙矾石晶体生成过程。其次,建立了基于Fick第二定律的硫酸盐侵蚀混凝土的一维扩散反应方程,并应用无条件稳定的Crank-Nicolson格式建立了该方程的有限差分模型,应用该模型可以求解一定的边界条件、初始条件下混凝土墙或板构件受硫酸盐侵蚀的情况。再次,根据硫酸盐的浓度分布及化学反应方程得到了混凝土模型中钙矾石晶体的生成情况,由此就能得到侵蚀晶体引起的混凝土膨胀应变,并根据混凝土的本构关系及破坏准则,给出了混凝土构件的受力和破坏过程。最后,应用无条件稳定的交替方向隐格式(ADI),建立了硫酸盐侵入混凝土的二维扩散反应方程的有限差分模型,应用该模型可以准确求解,边界条件、初始条件等比较复杂的矩形截面混凝土构件的侵蚀情况。通过上述研究,分析了硫酸盐侵蚀下混凝土的破坏机理,建立了硫酸根离子的扩散反应方程及混凝土的破坏力学模型,并进行了数值模拟,结果表明:铝酸三钙的含量决定了钙矾石的生成量及混凝土的抗侵蚀能力;扩散系数D与反应速率k是影响扩散反应过程的重要因素,而D的影响又远大于k;硫酸盐侵蚀下的混凝土构件是逐层破坏的,破坏速率在不断的增加。