在海洋环境下，混凝土结构长期暴露于钙溶蚀、氯离子和硫酸根离子等多种离子耦合侵蚀作用中，导致钢筋非均匀锈蚀和结构耐久性退化。然而，传统研究往往局限于单一离子的传输过程，或基于均匀锈蚀的假设，未能深入揭示多离子协同作用与钢筋非均匀锈蚀过程的动态耦合效应。本研究以此为切入点，构建了混凝土中多离子耦合传输及钢筋非均匀锈蚀模型，并利用Comsol Multiphysics软件对该模型进行数值求解，系统研究了混凝土中多离子的耦合传输过程以及钢筋的电化学腐蚀行为。具体研究内容如下：
（1）基于Fick第二定律和质量守恒方程，结合混凝土中硫酸盐-氯盐耦合侵蚀的复杂物理化学反应机理，建立了考虑钙溶蚀和硫酸盐侵蚀耦合效应的氯离子扩散模型，并通过与已有文献中的试验数据对比，验证了模型的有效性。以混凝土孔隙率为关键耦合变量，探讨了钙溶蚀与硫酸盐耦合作用对氯化物转运的影响，并量化了硫酸根离子对化学结合氯化物解吸的影响。结果表明，与单一影响因素相比，钙溶蚀与硫酸盐侵蚀的耦合效应在侵蚀前期表现为抑制氯化物扩散，而在后期则表现为促进作用；钙溶蚀对混凝土中氯化物的扩散影响始终占据主导地位；考虑钙溶蚀与硫酸盐耦合影响下的钢筋混凝土初始锈蚀时间会略早于未考虑耦合影响的情况。
（2）基于钢筋锈蚀的电化学原理，提出了一个可以表征自然环境下混凝土中钢筋非均匀锈蚀的数值模型。通过氯化物浓度修正了阳极极化方程，探讨了钙溶蚀和氯盐侵蚀的耦合效应对钢筋电化学锈蚀过程的影响，并对混凝土中氯离子和氧气浓度分布、腐蚀电流密度以及锈蚀腐蚀产物分布进行了数值表征。结果表明，钢筋-混凝土界面上氯离子浓度和氧气浓度沿圆周方向的不均匀分布共同影响着钢筋表面的腐蚀电流密度，导致锈层呈现不均匀分布；钙溶蚀通过改变混凝土孔隙结构来影响氯化物和氧气的传输过程，进而加快钢筋的电化学锈蚀过程，导致混凝土保护层提前开裂。

混凝土；氯离子；钙溶蚀；硫酸盐侵蚀；钢筋锈蚀