当地下水含较高浓度的碳酸和氯离子时，碳酸水溶液对地下混凝土结构的腐蚀会导致氯离子在混凝土中的迁移更快。本工作研究了碳酸水溶液环境里氯离子在砂浆中的迁移特性，用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析了碳酸水溶液-氯离子侵蚀下净浆侵蚀产物以及微观形貌的变化。结果表明：碳酸水溶液侵蚀前期，氢氧化钙和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙碳化生成碳酸钙填充了砂浆的孔隙结构，抑制了氯离子在砂浆中的迁移；侵蚀后期，由于碳酸钙的溶解以及低钙硅比的C-S-H凝胶转变为无定型硅胶共同导致了砂浆孔隙率增大，氯离子在砂浆中的迁移加快；碳酸水溶液侵蚀导致了水泥基材料中Friedel’s盐的分解以及C-S-H凝胶吸附氯离子能力的下降；降低水灰比能增加砂浆抗碳酸水溶液侵蚀能力及降低氯离子的迁移速度。

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。

研究了水泥-蔗渣灰(SCBA)-矿粉(BFS)三元胶凝材料组成对海砂砂浆中钢筋交流阻抗谱、开路电位和腐蚀电流密度的影响，同时测定了砂浆的氯离子含量、pH值和水化产物。结果表明：随着蔗渣灰掺量增加，钢筋的腐蚀速率和[Cl-]/[OH-]值增大。随着矿粉掺量的增加，钢筋的腐蚀速率明显减小，[Cl-]/[OH-]值在养护早期增大，28 d后略微减小。复掺15%蔗渣灰和15%矿粉时两者具有较好的协同作用，有效增大了保护层电阻和电荷转移电阻，提高了钝化膜的稳定性，使砂浆中的钢筋腐蚀速率相比参照组降低了31.86%，其钢筋的抗腐蚀能力最佳。

地聚物是通过化学激发生成的具有低碳属性的新型胶凝材料, 具有部分取代水泥的巨大潜力。本文通过压汞试验表征了偏高岭土-矿渣地聚物净浆及砂浆的孔隙结构, 分析了液固比、砂体积分数等因素对孔结构特性的影响, 明确了孔结构特性与面分形维数的相关性。采用氯离子非稳态电迁移试验、非稳态自然扩散试验和水分扩散试验, 研究了偏高岭土-矿渣地聚物净浆与砂浆的抗渗透性能, 分析了液固比、砂体积分数及孔面分形维数与浆体介质传输性能的相关性。结果表明: 随着液固比增大, 地聚物净浆的孔隙率和最可几孔径均增大, 抗渗透性能降低; 地聚物砂浆的抗渗透性能优于水泥砂浆, 砂体积分数增加时, 地聚物砂浆的最可几孔径和介质传输系数均先减小后增大, 抗渗透性能先增强后减弱; 孔面分形维数能较好地表征地聚物浆体孔结构特性, 并与抗渗透性能相关性良好。

为研究杂散电流环境下超高性能混凝土(UHPC)的耐久性问题, 采用电迁移加速锈蚀试验方法, 研究了环境类型、氯离子浓度、胶材类型对杂散电流环境下UHPC锈蚀形态、超声波速损失率、损伤深度、孔隙率及强度损失的影响。结果表明: 杂散电流环境下UHPC试件首先在表面产生裂缝、剥落等现象, 随通电时间增加, 损伤由表及里递进发展, 内部纤维严重锈蚀并与基体分离; 杂散电流环境下UHPC损伤深度随通电时间的增加近似呈二次函数增长, 无氯离子环境或氯离子浓度小于1%(质量分数)时, 对UHPC损伤深度的影响不显著, 但随氯离子浓度增大, 影响渐趋显著, 氯离子浓度为3%时UHPC的损伤深度较1%时大1倍; 相同条件下, UHPC越密实, 抗杂散电流损伤的能力越强, 在UHPC中掺入磷渣粉或粉煤灰有助于增强其耐蚀性能。

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%（质量分数）时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。

石灰石微粉等辅助性胶凝材料部分取代水泥可有效降低建筑材料领域的碳排放，但其对耐久性方面的影响仍需进一步探索。通过抗压强度、自然浸泡氯离子、电迁移加速氯离子传输等测试，探讨了石灰石微粉掺量、原材料细度以及水胶比等因素对水泥基材料氯离子传输的影响规律。根据物相组成和孔结构特征研究了石灰石微粉对体系微结构的影响，结合宏观性能与微观分析结果深入讨论了体系的抗氯离子传输能力与物相组成、孔隙曲折度、最可几孔径的关系。结果表明，在水泥-石灰石微粉体系中，当石灰石微粉掺量低于15%(质量分数)时，石灰石微粉对体系的抗氯离子传输性能影响较小，结构因子可有效衡量体系的抗氯离子传输能力。物相组成和孔隙曲折度与氯离子传输的相关性较低，最可几孔径是影响氯离子传输的最主要因素。

海洋环境下，海工混凝土大多达不到设计使用年限就遭到腐蚀破坏，造成严重的国家海洋工程安全隐患和海洋环境污染。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海工混凝土结构性能劣化的主要原因。本文基于海洋环境多氯盐的特点，从氯离子侵蚀海工混凝土的过程出发，对氯离子的腐蚀路径和腐蚀机理进行梳理和总结，着重论述了氯离子通过渗透、扩散、电化学迁移进入混凝土的路径和破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用的腐蚀机理。在此基础上，文章针对国内外海工混凝土抗氯离子腐蚀的最新研究，介绍了氯离子固化机理，重点阐述了提高海工混凝土密实度、减少海工混凝土中裂缝、增加海工混凝土厚度的根本措施，同时归纳了混凝土表面保护、钢筋防护，以及加入阻锈剂的补充措施、裂缝修复的方法，以提高海工混凝土抗氯离子腐蚀性能，文章最后指出当前研究中，实验得到的单一氯离子腐蚀过程与实际海水中混凝土的氯离子腐蚀过程存在较大差距，低碳环保的抗氯离子腐蚀混凝土材料和技术有待深入研发。

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。