钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂会对结构的使用功能产生较大影响,甚至危及结构的安全。寒冷地区的混凝土结构常遭受冻融循环,使混凝土产生冻融损伤,发生剥落并产生微裂缝,这将加剧有害介质向混凝土内部的侵蚀,从而加速混凝土中的钢筋锈蚀。因此,建立冻融环境下混凝土保护层锈胀开裂条件对混凝土结构耐久性及寿命预测具有重要意义。有关一般大气环境、氯盐侵蚀环境混凝土锈胀开裂问题研究较多,尚缺少冻融环境混凝土锈胀开裂研究。本文采用理论分析和试验相结合的方法对冻融环境混凝土锈胀开裂问题进行研究,主要工作如下:（1）基于断裂理论建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的理论模型将混凝土分为开裂层和未开裂层,采用双层厚壁圆筒模型,基于断裂理论和弹性理论,对混凝土锈胀开裂全过程进行分析得到了混凝土内部全场应力与钢筋混凝土界面处位移。提出了以混凝土立方体抗压强度、混凝土保护层厚度与钢筋直径的比值、锈蚀产物的体积膨胀率为主要参数的混凝土保护层锈胀开裂时刻钢筋锈蚀率的理论计算模型,并利用国内外试验数据对提出的模型进行了验证。利用所提出的理论模型进行了参数分析,并给出了用钢筋临界质量损失率表征的锈胀开裂条件简化计算模型和混凝土开裂点位置与临界裂缝长度的计算公式。（2）开展了冻融损伤钢筋混凝土试件的锈胀开裂试验进行了立方体试块、棱柱体混凝土试件的快速冻融试验,测试了不同冻融循环次数（50、100、150、200、250次）下混凝土的力学性能,设计了5种不同保护层厚度与钢筋直径比值的钢筋混凝土试件的快速冻融试验,并对经历不同冻融循环次数后的钢筋混凝土试件进行外加电流加速锈蚀试验。对锈胀开裂后的钢筋混凝土试件进行破型,得到了经历不同冻融循环次数的混凝土锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率。采用DIC（Digital Image Correlation）技术对加速钢筋锈蚀过程中的保护层混凝土表面应变进行监测,分析了混凝土开裂时刻钢筋上方混凝土表面的应变,研究了冻融损伤混凝土锈胀开裂的形态。（3）建立了冻融环境钢筋混凝土锈胀开裂条件计算模型将冻融损伤混凝土分为冻融损伤层和未损伤层,提出了损伤层和未损伤层混凝土劈裂抗拉强度的计算方法。基于混凝土锈胀开裂时刻钢筋锈蚀率的理论模型与损伤层混凝土强度计算方法,建立了以冻融循环次数和混凝土抗压强度为主要参数的冻融环境混凝土锈胀开裂条件计算模型,并利用试验结果对模型进行了验证。