钢筋锈蚀是导致桥梁等钢筋混凝土结构耐久性劣化的关键因素,其不仅关系到桥梁结构的服务功能及结构抗力,也与社会、环境及经济资源的可持续性发展密切相关。因此,研究钢筋混凝土中的钢筋锈蚀特性具有重要的现实意义。钢筋混凝土桥梁结构在长期使用服役过程中,由于自然环境荷载(如冻融循环、碳化)以及机械荷载往复作用,导致结构中混凝土材料及力学性能发生改变而逐渐开裂,使冬季播撒的除冰盐及融雪剂溶于雪水后逐渐渗透进桥梁结构中,破坏了结构中钢筋稳定的钝化环境,使钢筋锈蚀。因此,为阐明氯盐渗透环境下开裂混凝土结构中的钢筋锈蚀特性,预测开裂混凝土结构服役状态,本文开展了以下研究工作:(1)立足于实际混凝土骨料分布情况,将开裂混凝土视为四相复合介质模型;基于室内试验数据,借助物质传递理论方程,利用试验结果与数值分析相结合的方式对氯离子在受损开裂混凝土中的扩散特性进行数值分析,探讨不同裂缝属性如宽度、频数、屈曲度对氯离子传质特性的影响,并基于统计学方法量化影响效应。(2)立足于实际混凝土孔隙液组成成分,利用水泥提取液、去离子水配制出不同pH值的电解液等效模拟钢筋所处不同碳化程度的混凝土材料环境,并利用电化学测试技术对钢筋表面钝化膜生成和击穿状态进行监测,研究了不同环境条件下钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。(3)基于数值模型建立了开裂混凝土中钢筋位置处氯离子浓度预测方程;结合钢筋锈蚀临界氯离子浓度与混凝土孔隙液pH值的关系式,提出了基于数值模型及钢筋锈蚀临界氯离子浓度的钢筋混凝土结构服役状态评价方法。