钢筋混凝土结构的耐久性问题日益严重,而氯盐侵蚀是导致结构耐久性能劣化的主要原因之一。氯离子进入结构内部引起钢筋锈蚀并产生锈蚀产物,而锈蚀产物的体积膨胀导致混凝土保护层锈胀开裂。钢筋混凝土保护层锈胀开裂全过程的研究对分析钢筋混凝土结构的服役性能与寿命具有重要意义。论文以此为主线进行了如下研究工作：(1)基于数字图像相关(DIC)技术的散斑图像匹配追踪方法,测定了半浸泡外加电流加速锈蚀钢筋混凝土试件保护层锈胀开裂的全过程,分析了锈蚀钢筋混凝土试件表面相对变形场的时空演化规律,阐释了箍筋与混凝土保护层厚度对锈蚀钢筋混凝土表面相对变形场的影响,得到了混凝土试件表面初始开裂的时问、位置以及裂纹的走向,确定了锈胀力引起的混凝土表面受拉相对变形的影响范围,建立了基于DIC技术的混凝土表面初始开裂标准,为量化表征钢筋混凝士结构的锈胀开裂全过程提供了依据。(2)采用DIC技术研究了试件表面纵向锈胀裂缝长度的时变规律,分析了混凝土保护层厚度与箍筋的配置对试件表面纵向裂缝长度的影响。采用数字图像技术计算试件内部锈胀裂缝的长度,并使用扫描电子显微镜(SEM)和CMS-200显微镜两种试验方法观察锈胀裂缝中锈层厚度,提出了较准确计算锈胀裂缝中溢锈量的方法。分析了锈蚀时间、钢筋混凝土内部有效锈层厚度、试件表面锈胀裂缝宽度三者的定量关系,考虑溢锈在锈胀裂缝中的分布,基于Li的模型,建立了改进的试件表面锈胀裂缝宽度预测的新模型。(3)研究了钢筋混凝土保护层内部锈胀裂缝的特征,定义了纵向钢筋锈胀导致混凝土开裂的“Ⅰ”型、“L”型和“⊥”型三种开裂模式,指出了混凝土内部锈胀裂缝四种可能的发展形式及锈胀裂缝在混凝土内部分布的区域,通过采用SEM技术从微观尺度全面分析了钢筋与混凝土界面处和锈胀裂缝中锈蚀产物的成分及形貌,验证了钢筋混凝土内部锈胀裂缝的分形特征,提出了表征钢筋混凝土锈胀裂缝发展程度的分维值D、尺度系数C和特征轮廓参数r*定量指标,为钢筋混凝土结构锈胀裂缝的评定提供了一种新方法。