钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性降低和工作失效的主要原因,及时、准确掌握混凝土中氯离子分布状态,可为正确评价、预测混凝土耐久性和及时采取措施进行维修、维护提供重要科学依据。采用电化学除氯可以在无需破坏原混凝土结构保护层的条件下使侵入混凝土保护层的氯盐排出,从而实现对受氯盐污染的钢筋混凝土结构进行无损、低成本、快速修复,电迁移阻锈技术能实现将阻锈剂传输到混凝土内钢筋表面、同时可排出混凝土内部的氯离子,从而实现对钢筋的双重保护作用。本文首先通过混凝土氯离子传感器测试混凝土中氯离子传感器的电位变化和相同龄期所对应的混凝土的自由氯离子浓度,研究氯离子传感器电位值与混凝土中自由氯离子浓度之间的关系。然后根据氯离子传感测试结果制定氯离子监测方案,采用自行研制的电化学除氯装置,研究了不同电场作用、不同电解质溶液、不同矿物掺合料等因素对电化学除氯效率以及对除氯后残留离子分布的影响规律。同时采用半电池电位法、电流阶跃法和线性极化法对电化学除氯过程中的钢筋自然电位、钢筋腐蚀电流以及混凝土电阻的变化情况进行了跟踪研究。根据混凝土模拟孔溶液中阻锈剂的阻锈效果,选取了两种阻锈剂(N,N-二甲基乙醇胺阻锈剂、二乙醇胺与N,N-二甲基乙醇胺复合的阻锈剂)用于混凝土中钢筋的自腐蚀电位、极化电阻、交流阻抗谱的变化规律的研究,并研究了不同水灰比,掺合料对电迁移阻锈试验过程中阻锈效果与排盐量的影响;同时根据试验数据,建立了可实现由阻锈剂种类、阻锈剂浓度、混凝土水胶比、掺盐量、矿物掺合量、时间因素预测自腐蚀电位的人工神经网络模型。最后,采用扫描电镜对除氯前及除氯后水泥水化产物形貌进行了观察,采用压汞仪对除氯前后混凝土的孔结构进行了测试,揭示电化学除氯对混凝土微观结构的影响。研究结果表明:(1)在电化学除氯过程中,所有混凝土试件的钢筋自然电位移至-1V左右后,自然电位基本保持不变。随着电化学除氯时间的延长,所有试件的钢筋腐蚀电流不断增大;持续通电14d之后,钢筋腐蚀电流基本稳定。水灰比越大,腐蚀电流增长越快;掺粉煤灰使钢筋腐蚀电流增长速率加快,掺硅灰和矿渣使钢筋腐蚀电流增长速率减小或接近于基准混凝土。28d龄期混凝土电阻率随着电化学除氯发生不同程度的增大;W/C越小,混凝土电阻增长越快;掺硅灰和矿渣混凝土最终的电阻率明显大于基准混凝土,掺粉煤灰混凝土最终电阻率与基准混凝土接近。(2)电化学除氯使Na+、K+离子在钢筋附近聚集,从而造成钢筋附近混凝土水化产物的软化、钢筋混凝土界面区域含水量增大,造成钢筋与混凝土之间的润滑能力增强,最终导致了电化学除氯后钢筋与混凝土之间的粘结力降低高达70%～76%;同时,电化学除氯时间越长、电解质电解能力越高,除氯后钢筋与混凝土之间的粘结力损失率越大。(3)水灰比和掺合料是影响电迁移阻锈效果的重要内在因素。在试验条件下,水灰比越大,电迁移阻锈处理效果越好;在不同掺盐量矿物掺合料混凝土中,电迁移阻锈效果由高到低,单掺粉煤灰>单掺矿渣>粉煤灰、矿渣与硅灰复掺。电迁移阻锈效果与混凝土内部结构的致密程度有关。通过自然渗透与电迁移阻锈作用的对比知,电迁移阻锈作用效果优于自然渗透。(4)电化学除氯使混凝土中不同深度处的水泥水化产物形貌、孔隙结构发生了变化,经过电化学除氯处理的混凝土试件中钢筋附近区域的混凝土孔隙率和大孔含量增多,结构疏松、水化物颗粒间连接不连续、部分水化产物分解;外层混凝土水化产物仍呈网络状,孔径细化,结构致密;同时,孔隙中形成一些针状和粒状结晶物,一定程度上提高了混凝土抵抗外界介质渗透能力和耐久性。