恶劣环境下服役的钢筋混凝土结构长期受到服役环境中有害介质的侵蚀作用,造成混凝土性能劣化、钢筋锈蚀、钢筋与混凝土之间粘结退化,导致钢筋混凝土结构耐久性降低而提前发生破坏。目前,由于腐蚀造成钢筋混凝土结构耐久性退化已成为当今土木工程界面临的一大工程难题,倍受关注。混凝土结构的破坏缘于混凝土构件的破坏,混凝土构件的破坏缘于材料的破坏。因此,新型高耐久性混凝土是提高混凝土结构耐久性的根本,相关研究亟待开展。本文在充分了解国内外有关钢筋混凝土结构耐久性及纳米材料在土木工程领域应用研究现状的基础上,在国家自然科学基金(51178069)、新世纪优秀人才基金(NCET-11-0860)的共同资助下,着眼于利用纳米偏高岭土改善水泥基材料的物理力学性能及耐久性,对纳米偏高岭土水泥基材料物理力学性能、抗侵蚀性能、导电性及与钢筋之间粘结性能等方面展开了详细的试验研究,并从微观、细观、宏观等多尺度揭示了纳米偏高岭土对水泥基材料的改性机理。主要研究工作包括：1.纳米偏高岭土在水泥基材料中的分散性研究。通过纳米偏高岭土水泥浆体微观相貌及孔结构分析,揭示分散方式及分散时间对纳米偏高岭土颗粒在水泥基体中分散性的影响,提出纳米偏高岭土在水泥基材料中优化分散制备过程。2.纳米偏高岭土对水泥水化作用的改性机理研究。通过差示扫描量热析及X射线衍射分析,讨论纳米偏高岭土对水泥水化程度、水化硅酸钙凝胶及Ca(OH)2等水化产物的影响规律；从微观层次分析纳米偏高岭土对水泥浆体微观相貌的改善作用。3.纳米偏高岭土水泥基材料物理力学性能研究。研究纳米偏高岭土对早龄期水泥浆体抗折、抗压强度及干燥收缩性能的影响；揭示纳米偏高岭土对水泥浆体早龄期物理力学性能的改善作用。4.恶劣环境下纳米偏高岭土水泥基材料耐久性研究。研究实验室模拟氯盐、酸雨及冻融环境水泥基材料物理力学性能(外观、质量、相对动弹模量、孔结构、抗压强度、渗透性及电阻率)劣化规律；从微、细观尺度分析纳米偏高岭土对水泥基材料耐久性的改性机理；建立冻融作用下纳米偏高岭土混凝细观统计损伤本构模型；提基于电阻率的纳米偏高岭土混凝土劣化评价方法。5.纳米偏高岭土对混凝土与钢筋之间粘结性能的改性研究。探讨纳米偏高岭土混凝土对内部钢筋锈蚀的延迟效应；揭示钢筋与纳米偏高岭土混凝土、锈蚀钢筋纳米偏高岭土混凝土间粘结-滑移关系,获得粘结特征值(粘结强度、滑移量、粘结刚度),提出纳米偏高岭土钢筋混凝土粘结强度修正模型；建立钢筋与纳米偏高岭土混凝土粘结-滑移关系。6.提出一种基于Copula函数的纳米偏高岭土混凝土耐久性指标权重计算模型。基于失效模式与后果分析评价指标非线性转换函数,结合Gumble Copula函数及Kendall相关系数,建立指标失效相关系数矩阵,得出考虑指标失效相关性的混凝土耐久性计算模型。