钢筋锈蚀是影响海洋环境混凝土耐久性能评估以及服役寿命预测的关键问题，目前世界范围内针对钢筋锈蚀机理以及相关监测手段开展了大量研究。然而，大部分监测设备都是基于均匀锈蚀的基本假定，无法准确描述混凝土内钢筋锈蚀的损伤类型、程度以及位置，进而无法有效评估预测混凝土结构的耐久性能劣化程度。本文揭示了钢筋锈蚀诱导的电磁场场变响应机理，对此进行了理论计算与计算机模拟分析，提出并验证了利用钢筋锈蚀诱导铁磁介质磁导率下降这一物理现象评估其损伤程度的可行性。基于传统的霍尔元件，自主研发了一系列不同类型的监测设备，且对其进行工程应用化升级，并建立了相关的信号修正体系。此外，综合考虑钢筋锈蚀电磁监测装置的特点，分别基于电磁监测设备与声发射技术和数字图像关联技术的结合使用，实现了从钢筋起锈到后期锈胀变形或开裂的全过程监测。本文得到的主要结论如下:
　　(1)钢筋锈蚀会诱导电磁场传播的大小与方向发生变化，非均匀锈蚀引起的相对磁导率损失小于均匀锈蚀，这导致非均匀锈蚀比均匀锈蚀更难监测。钢筋锈蚀会导致横截面两端电磁感应强度急剧下降，且钢筋直径是影响电磁响应敏感程度的重要因素。对于非均匀锈蚀，当外部施加磁场方向与钢筋起锈方向一致时，其电磁响应最敏感;当外部施加磁场方向与钢筋起锈方向垂直时，其电磁响应最不敏感。此外钢筋锈蚀三维模型的模拟结果证实了利用电磁学原理监测钢筋锈蚀的可行性。
　　(2)以霍尔元件为基础，自主研发了钢筋锈蚀监测设备，可用来监测钢筋锈蚀引发的霍尔电压信号变化，研究发现:钢筋质量损失与霍尔信号的变化呈线性关系，线性相关系数高达0.996且分辨率达到0.17mV。此外，设备可以监测到钢筋表面从光亮到锈斑随机产生直至锈蚀产物覆盖钢筋表面的全过程。除损伤程度外，锈蚀产物的成分及含量是影响监测信号的重要因素。
　　(3)通过扩大了监测探头并采用24个霍尔元件线性排列，升级了监测设备用以监测钢筋/混凝土界面电磁场场变响应，以4mV为损伤评价指标可以分别监测非均匀锈蚀和均匀锈蚀且分辨率达到0.133mV，其优势为在监测损伤程度的同时可以判断钢筋锈蚀的位置。水分含量是另一个影响电磁感应的重要因素，除水灰比外混凝土内部湿度、碳化以及毛细吸水均会对监测信号产生影响。混凝土中水分含量越高，则电磁场衰减越明显;其中，混凝土内部湿度对电磁响应影响最大而毛细吸水对其的影响最小，同时以水灰比w/b=0.4为基准点建立了相关的信号修正体系。
　　(4)电磁监测设备与声发射技术的结合使用有效监测了钢筋从起锈到后期锈胀开裂的全过程。与普通碳钢相比，采用耐蚀作为纵向受力钢筋可以有效降低保护层开裂的风险。此外，其与数字图像关联技术的结合使用可以监测从钢筋起锈到锈胀开裂引发混凝土表面变形的全过程，但混凝土表面数字图像信号明显滞后于其内部的电磁信号。与应变片相比，数字图像关联技术可以采集区域内应变情况，但当有锈蚀产物遮挡时可能会对信号采集产生影响。
　　(5)为了满足实际工程需要，在钢筋锈蚀电磁监测设备的基础上进一步研发了与之配套的大体积混凝土氯离子渗透监测评估装置、监测信号无线传输装置以及混凝土耐久性能远程实时监测评估软件(电脑端和手机端)。对现行的服役寿命预测模型进行了试验室加速腐蚀机制下的监测信号修正以及界面区混凝土锈胀开裂的力学模型修正，为海洋环境混凝土耐久性监测与评估提供理论依据。