在研究混凝土物理力学性能时,通常将它模拟成一种由骨料、界面和水泥石基体所组成的三相复合材料,现有的实验和理论分析均表明,混凝土中的细观结构,如骨料尺寸分布、骨料体积(面积)百分数、微裂缝尺寸和分布、界面厚度和孔隙等,是影响混凝土宏观性能的重要因素。随着计算机技术和数值分析方法的不断发展,对混凝土细观结构特性与力学性能之间的定量关系研究已成为混凝土技术领域的主要方向之一。本论文主要研究考虑骨料形状时混凝土细观结构特性及氯离子扩散系数预测。首先,通过引入辅助椭圆,构造出与实际骨料更加接近的八边形骨料。基于混凝土细观结构模拟技术,提出了考虑周期性边界条件时八边形骨料生成和分布的模拟算法,定量分析了骨料形状、最大骨料直径、骨料级配和骨料面积百分数对邻近骨料表面最近间距分布和两点概率函数的影响。其次,基于模拟所得的骨料分布,应用蒙特卡洛数值方法,提出了八边形骨料混凝土界面面积百分数的数值算法,并被近似解析解所证实。提出了配位数和界面渗流时骨料面积百分数阈值的数值算法,详细分析了影响配位数和骨料面积百分数阈值的关键因素。最后,作为应用,本文提出了考虑骨料形状时混凝土氯离子扩散系数预测的数值算法,通过与文献中的实验结果比较,验证了本文算法的有效性,定量评价了骨料形状、最大骨料直径、骨料级配、骨料面积百分数、界面厚度和界面氯离子扩散系数对混凝土氯离子扩散系数的影响。