在海洋环境中,钢筋混凝土因腐蚀破坏造成的经济损失难以估量,成为困扰全球海洋经济发展的难点问题,使得各国政府和企业投入大量资金用于钢筋混凝土耐久性与防护研究。在各类耐久性提升技术中,混凝土渗透型防护剂具有渗透成膜、有效防护、应用范围广等优势,受到极大关注。目前对渗透型防护剂的研究主要集中于混凝土宏观防护性能,在混凝土碳化、冻融及耐久性等方面作用机理仍不是十分完善,在实际应用中占有较大市场份额的硅烷防护剂还存在挥发量大、成膜时间长等问题。所以,针对渗透型防护剂作用机理及新型防护剂的研制开发显得尤为重要。本课题在综述海洋工程防腐技术及渗透型防护剂研究现状的基础上,首先通过混凝土湿度实验确定渗透型防护剂类型及混凝土基材处理要求；然后通过加速碳化实验和快速冻融实验丰富防护剂渗透成膜作用机理,并结合渗透型防护剂在混凝土碱性环境耐久性能研究,提出新型渗透型防护剂的技术需求；最后通过对硅烷渗透型防护剂进行溶胶凝胶酸碱两步法纳米改性,首次在混凝土防腐领域制备出快速成膜、有效防护的纳米改性硅烷渗透型防护剂。本课题主要工作及研究结论如下：(1)系统研究了不同混凝土湿度条件下渗透型防护剂成膜性能、渗透能力及防护性能的变化规律,研究发现：混凝土烘干处理时间越久则湿度越低,防护剂在混凝土中渗透深度越深、成膜时间越短,防护剂处理后混凝土氯离子电通量越低；随着烘干时间由6h延长到48h,防护剂在混凝土中的渗透深度增加1.8mm,成膜时间可缩短近36h,经防护剂处理混凝土的氯离子电通量值可以降低80%左右。(2)通过加速碳化实验研究了不同密实程度混凝土经渗透型防护剂处理后碳化深度的变化规律,研究发现：当混凝土密实程度较高时,渗透型防护剂可提高混凝土抗碳化性能,防护剂处理后混凝土碳化深度小于未处理试件；当密实程度较低时,渗透型防护剂会加速碳化进程,防护剂处理后混凝土碳化深度大于未处理试件。(3)通过快速冻融循环实验研究渗透型防护剂处理后混凝土质量损失和动弹性模量变化规律,研究发现：经渗透型防护剂处理的混凝土会在25次冻融循环时出现较大吸水增重过程,随着循环次数的继续增加,混凝土质量损失率会快速上升,并在125次冻融循环后混凝土出现2.7%的最大质量损失率；渗透型防护剂处理会加速混凝土相对动弹性模量下降,在125次冻融循环后混凝土相对弹性模量下降最大,达到51.3%。(4)通过户外服役实验研究了渗透型防护剂在早龄期混凝土上渗透深度和防护性能变化规律,研究发现：渗透型防护剂在早龄期混凝土碱性环境中渗透深度随着服役时间延长而小幅下降,其下降幅度会逐渐降低,最终使混凝土保持稳定的渗透深度值；尽管渗透深度会出现下降,所有渗透型防护剂处理砂浆都具备优异疏水效果,在整个户外服役阶段,24h表面吸水率都降低达90%以上。(5)采用溶胶凝胶酸碱两步法开展了纳米改性渗透型防护剂的合成与性能研究,研究发现：通过溶胶凝胶酸碱两步法实现酸性硅溶胶附着在碱性硅溶胶表面,制备出快速成膜、有效防护的纳米改性渗透型防护剂；以30nm碱性硅溶胶为原料按酸碱20：1比例在20℃C复合制备的纳米改性渗透型涂覆在混凝土试件4h后已基本成膜,比相同用量硅烷具有更好的降低氯离子电通量能力。