水泥基涂层疏水化改性处理是提高其防护效果的有效途径，然而有机硅烷类疏水性材料存在分散性差、弱化涂层物理性能及耐久性的问题。以含羟基聚二甲基硅氧烷为第二油相(PDMS)，采用一步法高速剪切乳化工艺实现了高稳定/疏水型改性聚丙烯酸酯乳液的制备，并进一步构建了高耐久聚合物水泥基防护涂层。研究结果表明：相匹配的PDMS分子量、掺量、剪切速率可获得兼具良好稳定性和疏水性的改性乳液，乳液30 d未见分层现象、乳胶膜接触角提高24.9%、吸水率降低28.94%；制备的聚合物水泥基涂层展现了优异的力学性能、疏水性、耐紫外老化、耐海水和碱溶液浸泡性能，氯离子渗透系数仅为0.193×10-6 mm2/s；分析了乳液的改性机理与涂层耐久性增强机制。

海洋环境下，温度和干湿循环等复杂因素会加速混凝土中氯离子的传输过程，从而引发混凝土结构的耐久性失效破坏。因此，加强对该特殊腐蚀环境下混凝土耐久性评价的研究具有重要意义。目前，通常采用单一指标(氯离子扩散系数)量化环境因素对混凝土耐久性的影响，不能综合反映环境因素对氯离子传输过程的影响。基于Fick第二定律的控制方程，从扩散通量入手，推导出进入混凝土氯离子总量(累计氯离子含量)的解析解；基于累计氯离子含量，综合考虑温度、干湿循环 2个典型的海洋环境因素，建立了混凝土氯离子渗透性量化指标“l值”，构建了混凝土耐久性综合评价方法，分析了温度、干湿循环等环境因素对混凝土l值的影响；揭示了28-d表观氯离子扩散系数D28与月平均温度的最大值Tmax以及龄期系数m与年温差ΔTy之间的线性关系，从而建立了综合考虑干湿循环和温度影响的混凝土氯离子渗透性量化指标的简化计算公式，该公式物理意义明确、参数便于获取，适用于评价温度、干湿循环等复杂环境因素对混凝土氯离子渗透性的影响。

盐雾湿润-干燥循环作用下，处于潮汐区、浪溅区、大气区等近海地区的海工混凝土耐久性加速劣化，内部钢筋锈蚀风险增高。考虑配合比、干湿比和暴露时间等参数影响，基于盐雾湿润-干燥循环试验，结合分层磨粉-电位滴定的测试方法，对近海环境水泥基材料中氯离子扩散规律展开研究。结果表明：盐雾湿润-干燥循环作用下，砂浆内氯离子的沉积与传输主要受干湿比、水胶比和暴露时间等影响，其中，水胶比的影响最为显著，干湿比对其影响较小。氯离子峰值浓度Cmax与有效扩散系数Deff随着砂浆水胶比的增大而增加。提高粉煤灰掺量、增加干湿循环次数后，Cmax呈现典型先增高后降低的趋势。随着暴露时间的延长，Deff减小；随着粉煤灰掺量的增加，Deff先增后减。选用较低水胶比混凝土，引入粉煤灰可有效延缓氯离子的侵蚀速率，进而提升结构的耐久性能。

为研究不同工业固废粉末对自密实高性能混凝土力学性能和耐久性的影响机理, 对掺入不同比例粉煤灰、矿渣、石灰粉末、煤矸石粉末和大理石粉末的混凝土进行了试验研究。通过测试混凝土的坍落扩展度、T50流动时间、L型仪和V型仪流动时间来评估其施工性能, 通过测试混凝土超声波波速和抗压强度来分析其力学性能, 通过测试混凝土通电量和水渗透深度来表征其耐久性。结果表明: 粉煤灰、矿渣、石灰粉末、煤矸石粉末及大理石粉末可用于配制施工性能和耐久性均佳的自密实高性能混凝土; 粉煤灰和矿渣粉末的允许掺量分别为35%(质量分数, 下同)和60%, 煤矸石、石灰粉末和大理石粉末的允许掺量各为30%, 粉煤灰的添加有利于提高混凝土的流动性, 使其坍落扩展度最大可达到750 mm; 除石灰粉末外, 增加工业固废粉末掺量也可提高混凝土抗氯离子渗透性能, 但增加细粉的掺量会降低混凝土的抗渗性能和抗压强度, 其中, 掺入30%石灰粉末的混凝土抗压强度下降最明显, 降幅达到20.8%。

随着我国基础建设的不断推进, 对混凝土材料的要求也越来越高, 高吸水性树脂(SAP)作为一种新型内养生材料具有重量轻、吸水保水性好、受压后不易脱水等优点, 受到越来越多国内外学者的关注。为了探究SAP内养生混凝土力学行为及抗氯离子渗透性能, 制备了不同掺量和粒径的SAP混凝土进行试验, 并借助核磁共振(NMR)与扫描电子显微镜(SEM)观察与分析SAP混凝土内部微观孔结构。结果发现, 掺入SAP明显地降低了混凝土的早期强度, 相较于基准组3 d强度最高降低可达25%, 但对中后期强度影响较小。SAP的掺入对混凝土内部孔结构的影响明显, 随着养护龄期的增长, SAP的内养护作用逐渐发挥, 孔隙结构得到明显优化。SAP的掺入提高了混凝土的抗氯离子渗透能力, 相较于基准组56 d抗渗性能最高提升38%, 通过BP神经网络拟合可以较好地对氯离子扩散系数进行预测。

为解决传统砂石骨料供应不足、工业固废煤气化炉渣大量堆存的问题，本文利用煤气化炉渣、砂砾土制备路面基层材料，探究煤气化炉渣、水泥剂量与砂砾土掺配最佳比例，从力学性能、路用性能及耐久性能方面研究了水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的可行性。研究结果表明：最佳配比为煤气化炉渣和砂砾土的质量比为40%∶60%、水泥剂量7%，该配比下水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度超过3.0 MPa，劈裂强度超过0.5 MPa，弯拉强度超过1.5 MPa，具有良好的抵抗竖向变形能力；经过5次冻融循环试验后，试件抗压强度损失比B均在90%以上，质量变化率小于5%，且水稳定性良好；经过180 d干缩试验，A组(煤气化炉渣掺量35%、水泥剂量6%)和C组(煤气化炉渣掺量40%、水泥剂量7%）试件累积干缩量均小于2.5 mm，具有较好的干缩应变。采用SEM、XRD观测煤气化炉渣路面基层材料的水化产物种类及空间分布特征，提出煤气化炉渣强度形成机理，得出主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、Ca(OH)2，有利于基层混合料强度的形成。

将金尾矿复合砂作为细集料替代天然砂，研究了金尾矿复合砂替代率对C30~C50混凝土和易性、抗压强度及耐久性的影响，并对力学性能较优组进行了微观结构分析。结果表明：当金尾矿复合砂替代率低于50%(质量分数)时，混合砂具有较优级配；当金尾矿复合砂替代率由0%增加至50%时，需通过调整外加剂掺量来保证金尾矿复合砂混凝土良好的工作性；当金尾矿复合砂替代率为20%~30%时，C30~C50混凝土不同龄期抗压强度、抗碳化性能和抗冻性能较未掺金尾矿复合砂基准组均有较大提升，微观水化产物相互交织增强了结构密实性。

为研究青藏高原环境条件下不同纤维混凝土的抗冻耐久性及冻融损伤演化规律，本研究依托西藏那曲地区某混凝土道路工程，对普通纤维混凝土(NC)、冲磨纤维混凝土(CM)以及膨胀纤维混凝土(PZ)进行了冻融循环试验和相关力学测试，在试验研究的基础上，提出了适用于高原低气压环境下的冻融损伤模型。研究结果表明，从冻融循环试验结果来看，冲磨纤维混凝土(CM)抗冻耐久性最佳，三种纤维混凝土抗冻耐久性排序为CM＞NC＞PZ。针对本文建立的冻融损伤模型和基于该模型的抗折强度预测方程，采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证，冻融后的抗折强度试验值与预测值变化趋势相近且基本吻合。因此，本文建立的青藏高原抗折强度冻融损伤模型是合理且可行的。

通过在磷石膏基复合材料(PGC)中掺入不同直径、长度和掺量的玄武岩纤维(BF)，探究BF对PGC耐久性能的影响。结果表明，BF的掺入能显著降低PGC的溶蚀率。随着BF掺量的增加，试样干湿循环和冻融循环强度整体提高，且与绝干强度变化机制类似，其中干湿循环的抗压和抗折强度较空白组分别提高了约22.3%和100.3%，冻融循环的抗压和抗折强度则分别提高了近46.5%和124.0%。同时，PGC的干湿循环与冻融循环强度系数整体随着BF掺量的增多而增大，干湿循环抗压和抗折强度系数分别上升至0.95和0.92，冻融循环抗压和抗折强度系数分别增长至0.71和0.62，这表明PGC耐久性能得到显著改善。此外，BF直径对PGC耐久性能的影响并不显著。本研究结果可以为纤维改性石膏基复合材料的耐久性能研究提供一定的参考。

为了更好、更安全地利用丰富的海砂资源，减缓河砂供应难题，通过大规模的试验研究了净化海砂中不同氯离子含量对C40~C70混凝土抗压强度、抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀性能、钢筋锈蚀程度、抗氯离子渗透性能及电化学性能的影响及机理。结果表明，当氯离子含量不高于0.150%(质量分数，下同)时，随着氯离子含量的增加，C40~C70混凝土的抗压强度提高并且后期抗压强度持续增长，同时C40~C70混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能也有所提高。当氯离子含量不高于0.060%时，C40~C70混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能增强，当氯离子含量不低于0.150%时，硫酸盐的侵蚀加剧。当氯离子含量不高于0.008%时，钢筋锈蚀会延缓，当氯离子含量不低于0060%时，钢筋锈蚀会加速。