混凝土中钢筋的腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。氯离子的侵蚀和混凝土的碳化是导致混凝土中钢筋腐蚀的主要原因。与普通钢筋相比,热镀锌钢筋具有更高的氯离子阈值和抗碳化能力,因而钢筋热镀锌是提高钢筋混凝土结构耐久性的有效方法之一。但热镀锌钢筋在实际应用中也存在一些问题,如热镀锌钢筋抗弯曲性能差,施工过程中钢筋表面的镀锌层受弯曲时容易出现开裂和剥落;新鲜混凝土环境中镀锌层与潮湿的碱性混凝土发生反应会导致锌层的大量消耗,而反应过程中伴随的析氢反应会增加钢筋周围混凝土的孔隙率,减少钢筋与混凝土之间的接触面积,可能会降低钢筋与混凝土之间的结合力,使钢筋混凝土结构的承载能力下降。基于此,本论文尝试了抗弯曲性能比纯锌镀层钢筋更好的Zn-Al、Zn-Mg和Zn-Mg-Al镀层钢筋在模拟混凝土环境中的腐蚀行为研究;同时,尝试在模拟新鲜混凝土环境中添加无铬-环保型氧化性阴离子NO₃^-、MoO₄^2-和MnO4-,研究这些氧化性阴离子对模拟新鲜混凝土环境中锌层快速腐蚀和析氢反应的抑制作用机理。这将为改善镀锌钢筋在混凝土环境中的应用提供实验依据和理论指导。本论文主要研究内容和成果如下:1)选择pH约为12.6的饱和Ca（OH）₂溶液、pH约为13.2的饱和Ca（OH）₂+0.2M KOH溶液作为模拟混凝土孔隙液,研究了 Zn-x%Al合金（x=0.2、1、3和6）在这两种模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为。研究表明:在模拟混凝土孔隙液中,锌中添加合金元素A1使其腐蚀电位负移,且随Al含量的增加,Zn-Al合金的耐蚀性逐渐下降。这主要是因为在Zn-Al合金表面形成了疏松的腐蚀产物铝酸钙（Ca2Al（OH）7·3H20）,影响了锌层表面连续致密的锌酸钙层（Ca（Zn（OH）3）2·2H20）的形成。锌中添加少量A1（如Zn-0.2%Al合金）对合金的耐蚀性影响较小。2)选择pH约为12.6的饱和Ca（OH）₂溶液、pH约为13.2的饱和Ca（OH）₂+0.2M KOH溶液作为模拟混凝土孔隙液,研究了 Zn-x%Mg合金（x=0.5、1.5和3）在这两种模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为。研究表明:在模拟混凝土孔隙液中,锌中添加合金元素Mg使其腐蚀电位负移。在pH约为12.6的模拟混凝土孔隙液中,锌中添加合金元素Mg使其耐蚀性下降,这主要是由于含Mg腐蚀产物在锌层表面的生长抑制了连续致密的锌酸钙层（Ca（Zn（OH）3）2·2H2O）的形成,同时Zn-Mg共晶组织与富锌相之间可能形成的电偶腐蚀效应加速了合金的腐蚀。但锌中添加少量Mg（如Zn-0.5%Mg合金）对锌层的耐蚀性影响较小。在pH约为13.2的模拟混凝土孔隙液中,锌中合金元素Mg的添加有利于提高锌的耐蚀性,且随着Zn-Mg合金中Mg含量的增加,其耐蚀性逐渐增加,这主要是由于在锌层表面未被片状腐蚀产物锌酸钙（Ca（Zn（OH）3）2·2H20）覆盖的区域形成了含Mg的腐蚀产物（如Mg（OH）和/或MgO）,提高了锌层腐蚀产物层的致密性,从而提高了锌层的耐蚀性。3)根据上述研究结果,采用热浸镀方法制备了 Zn、Zn-0.2%Al、Zn-0.5%Mg和Zn-0.5%Mg-0.2%Al镀层,并对这些镀层在pH约为13.3的模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为进行了研究。研究表明:腐蚀初期,Zn-0.2%Al镀层耐蚀性比纯锌镀层好,这主要归因于Zn-0.2%Al镀层表面氧化层的物理屏障作用,但随着腐蚀浸泡时间的延长,镀层表面氧化层逐渐被溶解,其耐蚀性比纯锌镀层稍差;整个浸泡腐蚀过程中Zn-0.5%Mg和Zn-0.5%Mg-0.2%Al镀层均表现出比纯锌镀层更好的耐蚀性,这主要归因于锌层表面形成了较致密的腐蚀产物保护层,该腐蚀产物层主要含Mg（OH）₂/MgO和Zn（OH）₂/ZnO。因此,Zn-0.2%Al、Zn-0.5%Mg和Zn-0.5%Mg-0.2%Al镀层钢筋在混凝土结构中具有潜在的应用价值。4)在pH约为13.2的模拟混凝土孔隙液中添加NO₃^-离子,研究NO₃^-离子对锌层腐蚀析氢抑制作用机理。研究表明,NO₃^-离子的添加使锌层腐蚀电位正移,能有效抑制锌层的腐蚀析氢反应。这是由于模拟混凝土孔隙液中NO₃^-离子及其还原产物在锌层腐蚀界面处发生了吸附和还原反应,抑制了锌层的腐蚀析氢反应。同时,NO₃^-离子的存在加速了锌层初期腐蚀溶解速度,促进锌层表面腐蚀产物锌酸钙（Ca（Zn（OH）3）2·2H2O）的形成,NO3离子的还原产物如NH3可能对锌层表面腐蚀产物具有一定的破坏性,腐蚀后期锌层耐蚀性与不添加NO₃^-离子的模拟混凝土孔隙液中的锌层耐蚀性相当。因此,混凝土中添加NO₃^-离子有利于抑制镀锌钢筋腐蚀析氢反应,但对锌层的快速腐蚀溶解没有抑制作用。5)在pH约为13.2的模拟混凝土孔隙液中分别添加MoO₄^2-、MnO4-离子,研究了MoO₄^2-、MnO4-离子对锌层腐蚀析氢抑制作用机理。研究表明,MnO4-离子对锌层的缓蚀效率比相同浓度的MoO₄^2-离子的缓蚀效率高。MoO₄^2-离子的添加对锌层腐蚀电位影响不明显,但对锌层快速腐蚀和析氢反应具有明显抑制作用。MoO₄^2-离子在锌层腐蚀界面处的还原抑制了锌层的腐蚀析氢反应,MoO₄^2-离子的还原产物与腐蚀产物锌酸钙（Ca（Zn（OH）3）2·2H2O）在锌层表面共沉积形成一层保护层,从而抑制锌层腐蚀溶解和析氢。MnO4-离子的添加使锌层的腐蚀电位明显正移,对锌层快速腐蚀和析氢反应具有明显抑制作用。MnO4-离子在锌层腐蚀界面处的还原反应和/或通过提高腐蚀电位有效抑制了锌层的腐蚀析氢反应。在MnO4-离子的还原产物在锌层腐蚀界面处形成保护膜,抑制了锌层的腐蚀溶解。在MnO4-离子对锌层起到有效缓蚀作用的过程中,Ca2+离子也起到了重要的作用:Ca2+离子与MnO4-离子的还原产物结合共沉积在锌层表面,形成了致密的保护层,有效抑制了锌层的快速腐蚀和析氢。