孔隙水的迁移及扩散对混凝土的耐久性产生重要影响。由于混凝土的非均质性,骨料、砂浆和界面层的性质各有不同,在干燥过程中,各组分不同的热力学性能影响混凝土整体的力学性能。水分的蒸发势必导致混凝土内部结构产生损伤甚至开裂。为研究混凝土等温干燥过程温湿度的传输规律以及内部损伤演变规律,建立混凝土二维三相细观模型,分别考虑骨料、砂浆、界面层各自热物性参数与含水率、湿物性参数与温度的关联性,推导湿热耦合控制方程,建立PDE数学模块进行求解,并研究混凝土细观结构对湿热耦合结果的影响。在此基础上,首先计算考虑各组分热膨胀系数、湿膨胀系数的不匹配导致混凝土内部产生的应力分布,然后定义损伤变量,通过分析热学参数、湿度扩散参数、力学参数与损伤变量间的关系建立混凝土等温干燥热—湿—力—损伤耦合模型,得到湿热耦合下的应力场、损伤场分布。再将损伤变量迭代至模型中,研究干燥条件下各参数的演变过程,为在实际工程应用中混凝土的干燥工艺提供参考支撑。论文主要工作及结论有(1)基于伸缩因子的自由曲线、曲面变形技术建立二维随机参数化卵石骨料细观模型。考虑不同骨料含量、不同骨料级配、不同最大骨料粒径、不同界面层厚度以及各相材料热学参数温度依赖性,模拟得到混凝土宏观热学参数,并与试验及理论结果比较,验证数值方法有效性。同时,研究混凝土细观结构对温度场及宏观热学参数的影响规律。研究结果表明,随外界环境温度升高,混凝土的导热系数和密度呈现减小趋势;混凝土比热容随温度升高增加,且增长速度逐渐变缓;细观结构参数对混凝土导热系数、密度影响较大,对比热容影响很小。(2)分析细观相热湿参数耦合关系,确定边界条件,基于多物理场耦合仿真模拟软件COMSOL自定义偏微分方程模块(PDE)对混凝土等温干燥湿热耦合传输瞬态模型进行求解。通过与HAMSTAD基准实例对比说明模型的可行性及准确性。在此基础上,探讨混凝土细观结构对湿热耦合结果的影响规律。研究结果表明,随着干燥时间变长,干燥速率减缓。骨料含量越多,干燥所需时间越短;界面层厚度越大,干燥所需时间越短;骨料粒径越大,干燥所需时间越长。(3)梳理热学参数、湿度扩散参数、力学参数间的耦合关系,计算混凝土等温干燥过程中由于热湿传递产生的应力分布。继而基于弹性损伤理论,定义损伤变量,建立导热系数、湿度扩散系数、弹性模量与损伤变量的耦合关系,求解损伤场。最后研究各场主要参数随干燥的演变过程。研究结果表明,混凝土干燥过程中,在试件四个顶点处,由于应力集中,拉应力均处于最大值,且呈对角线分布;由于混凝土的非均质性,第一主应力在骨料处产生较大波动。干燥造成的损伤产生于混凝土的四个顶点处,呈对角线演化分布;由于骨料的弹性模量较大,故损伤先在砂浆中发展,最后延伸至骨料;损伤的分布趋势和第一主应力分布趋势保持一致。随着损伤积累,弹性模量和导热系数同样从混凝土四个顶点开始下降,沿对角线逐渐减小,与损伤分布趋势一致。湿度扩散系数的演化与混凝土细观结构无关,从四个边界起,呈现均匀性增加。