处于海洋环境中的混凝土结构其耐久性问题十分重要,特别是因荷载、氯离子、硫酸根离子等物理、化学作用造成的混凝土内部钢筋锈蚀与表层损伤,在整个海工混凝土结构耐久性中尤为突出。近年来的研究发现,水的存在是导致混凝土结构破坏的主要因素,因为氯离子、硫酸根离子等有害离子主要依靠水的传递作用进入混凝土内部,破坏混凝土结构稳定性,因此防水是提高混凝土耐久性的重要措施。目前,硅烷类渗透型防水材料因其良好的渗透性以及防水性能引起了学术界和工程界的广泛关注。但是,目前大多数的研究主要是在混凝土结构完好,忽略荷载因素影响下开展的,而在实际工程中,混凝土结构往往处于荷载与环境的耦合作用下,荷载的施加会造成混凝土开裂及裂缝发展,降低了混凝土对有害离子的抵抗能力。但对于硅烷在荷载-环境耦合作用下的防护效果与机理,还缺乏深入的研究和清晰的认识。因此,本论文主要开展了基于荷载与环境耦合作用下,TEOS/硅烷复合乳液与氧化石墨烯/硅烷复合乳液对海工混凝土的防护效果的研究。(1)本文首先以海洋潮汐区为混凝土试件暴露位置,设计实施了混凝土受弯构件实海暴露试验,并根据试验研究了荷载水平(受拉荷载与受压荷载)、水灰比、侵蚀时间和不同种类硅烷复合乳液对氯离子侵蚀量的影响,以及扩散系数的影响。根据试验数据建立考虑荷载、环境、涂覆材料等因素影响下的氯离子传输模型。(2)试验发现受拉区涂覆硅烷复合乳液的试件在同一水平中(除表面处理不同)氯离子浓度分布都低于空白组试件,其中w/c=0.4的试件,涂覆组相比于空白组氯离子减少率在30%~47.5%之间,而w/c=0.6的试件,涂覆组相比于空白组氯离子减少率在45.1%~68.1%之间。受压区与受拉区有相似的规律。观察不同暴露时间的试件发现低荷载水平下(35%以下)GS复合乳液的防护效果较好。(3)其次研究了受拉荷载、水灰比、侵蚀时间和不同种类硅烷复合乳液对硫酸根离子侵蚀及结合的影响,通过拟合可知不同荷载水平下混凝土总硫酸根含量与反应硫酸根关系服从一阶线性函数分布C_r=kC_t。(4)然后研究试件受荷开裂前后涂覆硅烷复合乳液的防护效果以及裂缝宽度对涂覆硅烷复合乳液试件内部钢筋的影响,揭示涂覆顺序及荷载大小对硅烷复合乳液防护效果的影响,结果表明,开裂后涂硅烷复合乳液比开裂前涂对钢筋的防护效果更好。(5)最后从微观的角度通过接触角试验、电镜扫描、能谱分析及压汞测试分析混凝土表层微观形貌、元素种类及含量和孔隙结构的变化,研究在实际海洋环境与荷载耦合作用下,硅烷复合乳液对混凝土表层微结构的影响规律。