钢筋腐蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一,混凝土内部钢筋的腐蚀机理研究、腐蚀速率的预测以及腐蚀的发展过程是混凝土结构耐久性领域的几大难点。氯离子侵蚀被认为是引起钢筋混凝土结构内钢筋过早腐蚀的主要原因之一,其可以破坏混凝土内部钢筋周围的高碱性环境,造成钢筋的脱钝,继而引发腐蚀。氯离子侵蚀引起的混凝土结构内部钢筋的腐蚀是沿海地区或除冰盐使用区普遍面临的难题。本文分析总结了氯离子等侵蚀性介质在混凝土内的输运机理,并进行了理论阐述。通常情况下,有害介质在混凝土内的输运方式主要有扩散过程、渗透、毛细吸收以及电迁移过程等。氯离子等有害介质在开裂混凝土内的输运过程与在完好混凝土内有所不同,目前通常采用修正的双重孔隙介质模型对其进行分析。混凝土内部钢筋表面发生的腐蚀有宏电池腐蚀与微电池腐蚀两种,分别使钢筋呈现出坑蚀与均匀腐蚀两种形态。当混凝土表面存在横向裂缝时,裂缝处的钢筋较早地进入活化状态,此时钢筋主要以宏电池腐蚀为主,同时伴随着裂缝区域少量的微电池腐蚀。本文依据能斯特-普朗克等式与Tafel等式分别建立了电解质内的净电流密度il、电极内净电流密度is以及电极-电解质界面的腐蚀电流密度ia与ic的表达式。针对氯离子含量对钢筋腐蚀速率的影响问题,本文提出了基于氯离子含量的影响因子fCl和FCl,从而对钢筋表面阳极腐蚀电流密度模型进行了修正。利用上述模型并采用COMSOL软件对氯盐环境下混凝土内部钢筋腐蚀过程进行了数值模拟,结果与已有实验数据具有较好的吻合度,可为氯盐环境下混凝土结构的耐久性分析提供参考。本文对受氯盐侵蚀的完好与开裂钢筋混凝土构件中离子的输运过程与钢筋腐蚀过程进行了耦合模拟,得到了钢筋表面氯离子含量、钢筋表面腐蚀电流密度、钢筋腐蚀深度以及钢筋表面电势随位置和暴露时间的变化关系。结果表明,愈靠近侵蚀边界,钢筋表面的氯离子含量愈大,导致钢筋表面的腐蚀电流密度、钢筋腐蚀深度愈大,钢筋表面电势愈低。随着暴露时间的进行,钢筋表面氯离子含量、钢筋表面的腐蚀电流密度与钢筋腐蚀深度不断增大,而钢筋表面电势不断降低。本文的研究成果可用于对氯盐环境下钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀速率与腐蚀形态进行预测,对混凝土结构的耐久性评估和寿命预测有一定的参考价值。