本发明涉及混凝土性能研究技术领域，公开了氯离子多维扩散模型装置与方法，其中，氯离子多维扩散模型装置包括包括固定支架、固定连接在固定支架上的浸泡箱、设于浸泡箱上的体积调节机构和混凝土结构移动机构、设于体积调节机构上的密封机构和海水转移机构；本发明将待测的混凝土结构置于体积便捷调整的浸泡箱中，采用混凝土结构实际服役区域海水对待测混凝土结构进行浸泡，将各项数据输入氯离子多维扩散模型中并生成模拟扩散数据，对混凝土进行浸泡后实时采集氯离子扩散数据并与模拟扩散数据进行对比，对氯离子多维扩散模型进行更新，使得氯离子多维扩散模型预测的数据精度提高，可以为复杂工况中混凝土结构耐久性分析提供有效的准确数据。