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我国城市地铁发展迅速,地铁结构周围土壤和地下水中往往存在腐蚀性介质,尤其是盐渍土地区或者沿海地区,土壤和地下水中侵蚀性离子浓度较高,这严重威胁地铁混凝土的耐久性。同时,地铁所采用的直流牵引供电模式以及轨地之间绝缘性能的下降,往往会导致“杂散电流”的产生。因此,本文针对地铁混凝土结构同时遭受杂散电流与侵蚀性离子的作用而引发的水泥基材料耐久性问题展开了研究。首先,研究了杂散电流与侵蚀性离子耦合作用下水泥基材料的劣化过程及机理;其次,建立了杂散电流作用下SO42-的扩散-迁移-反应方程;最后,探索了通过掺入橡胶粉提高水泥砂浆抗杂散电流与硫酸盐耦合腐蚀作用的性能。主要研究内容及结果如下:（1）研究了杂散电流与硫酸盐耦合作用下水泥基材料的劣化机理。根据受腐蚀试样的宏观性能、传输性能以及微观结构等性能,分析了杂散电流对SO42-传输过程以及对钙矾石生成过程的影响。结果显示:杂散电流存在时,一方面加速了外部SO42-向水泥基材料内部传输,另一方面在一定程度上促进了生成钙矾石的化学反应进程,导致生成了更多的钙矾石,从而加速了水泥基材料的硫酸盐侵蚀。研究了杂散电流存在时外部硫酸盐浓度、水胶比以及水泥种类（C3A含量）对硫酸盐侵蚀的影响。结果显示:杂散电流所产生的电场力作用比硫酸盐溶液所产生的浓度梯度作用对SO42-传输过程的影响更为显著,并导致硫酸盐侵蚀的化学反应过程从“扩散（迁移）控制”转变为“反应控制”,从而改变了硫酸盐侵蚀过程;水胶比依然对SO42-侵入材料的速率有决定性的影响,随着水胶比增大,侵入材料内的SO42-浓度也增加,材料受到的硫酸盐侵蚀也越严重;高抗硫酸盐水泥比P·Ⅰ型硅酸盐水泥含有的C3A矿物少,即使在杂散电流与硫酸盐耦合作用下,亦表现出良好的抗腐蚀性能。（2）研究了杂散电流与氯盐、硫酸盐三者耦合作用下水泥基材料的劣化机理。以腐蚀溶液中Cl-与SO42-浓度之比（0、0.5、1和2）作为变量,加载40V的直流电,根据腐蚀后试样的宏观性能、传输性能以及微观结构等性能,分析了水泥基材料的劣化过程及机理。结果显示:Cl-能有效抑制SO42-向水泥基材料中传输,导致材料中SO42-含量降低。由于Cl-能与水泥水化产物水化铝酸钙反应生成弗里德尔盐（Friedel’s salt）,从而减少了生成钙矾石过程的铝相含量,显著减弱了硫酸盐侵蚀所引起的劣化作用,但是当Cl-与SO42-浓度比超过1时,对缓解硫酸盐侵蚀的效果有限。（3）建立了杂散电流作用下SO42-在水泥基材料中的传输方程,并对SO42-的传输过程进行数值模拟。首先,通过分析SO42-的传输驱动力、硫酸盐侵蚀化学反应过程所引起的膨胀作用以及膨胀作用所引起的裂缝对SO42-在水泥基材料中传输过程的影响,建立了 SO42-在水泥基材料中传输过程的扩散-迁移-反应方程。其次,采用COMSOL软件对SO42-传输过程进行模拟,并分析了 SO42-扩散系数、化学反应常数、铝相种类、杂散电流强度以及外部硫酸盐浓度对SO42-浓度分布的影响。最后,分别对比分析了不同强度的杂散电流和不同水泥种类（C3A含量）条件下SO42-浓度分布的试验与模拟结果。结果显示:SO42-扩散系数、化学反应常数、杂散电流强度和外部硫酸盐浓度均对SO42-传输过程及SO42-浓度分布有显著的影响;铝相种类对SO42-的浓度分布影响程度不同,AFm对SO42-传输的抑制作用最强,其次是C3AH6和C4AH13,影响最小的是未水化的C3A。腐蚀初期,模拟结果与试验结果的吻合性较好;腐蚀后期,材料发生显著劣化,导致干扰因素增加,使二者吻合性变差,但是模拟结果与试验结果的整体变化趋势基本一致,这证明了所建立的SO42-传输方程的有效性和使用性。（4）基于电化学阻抗谱（EIS）方法研究了橡胶粉对水泥砂浆抗杂散电流与硫酸盐耦合作用的影响。依据等效电路（Rs+Q1/（Rct1+W1）+Q2/（Rct2+W2））拟合得到橡胶粉水泥砂浆的电化学参数,分析了不同掺量、不同细度的橡胶粉对水泥砂浆电化学参数的影响,并依据电化学参数分析了橡胶粉水泥砂浆抗腐蚀性机理。结果表明:橡胶粉的掺入虽然会导致砂浆强度下降,但是能显著提高孔溶液电阻Rs和电子传递过程电阻Rct1,Rs和Rct1值随橡胶粉掺量增加而增大,并且200目比80目橡胶粉对砂浆电阻的提高作用更显著。腐蚀30天后橡胶粉砂浆的抗压强度结果表明,橡胶粉能提高砂浆的抗腐蚀性,而且200目比80目橡胶粉砂浆具有更好的抗腐蚀性。初步发现,腐蚀过程中,电化学参数Rs和Rct1与橡胶粉水泥砂浆的抗压强度具有一定的相关性,可通过电化学参数来预测受腐蚀过程中橡胶粉水泥砂浆的抗压强度变化规律。综上所述,本论文研究结果表明,杂散电流不仅能加速外部SO42-向水泥基材料中传输,还能促进生成钙矾石的化学反应进程,最终都导致钙矾石的生成量增加,从而加速水泥基材料劣化;Cl-能抑制SO42-进入水泥基材料中,从而缓解硫酸盐侵蚀;橡胶粉能显著提高水泥基材料的电阻,从而提高其抗腐蚀性能。研究结果为地铁混凝土结构耐久性设计提供了理论依据。