影响钢筋混凝土结构耐久性最主要的因素是结构内部钢筋锈蚀,随锈蚀时间增加,钢筋锈蚀情况愈加严重,造成混凝土结构危害越大。产生的锈蚀产物不仅减少钢筋的有效面积,还减弱混凝土与钢筋之间的粘结力造成钢筋混凝土结构失效。钢筋锈蚀产物的增加,锈蚀产物体积迅速膨胀造成混凝土内部开裂,促进氯离子的渗透从而加速钢筋锈蚀。现阶段钢筋混凝土结构常处于疲劳荷载服役环境中,因此研究氯盐—疲劳荷载耦合作用下钢筋混凝土的锈裂历程具有重要的现实意义。本文采用试验研究及理论分析相结合的方法,从宏观、细观、微观多个尺度上对钢筋混凝土保护层的锈裂历程进行研究,并根据锈蚀产物及锈胀裂缝的分布特性,归纳出钢筋混凝土锈裂结构模型。主要研究内容如下:(1)设计了氯盐—疲劳荷载耦合作用下试件加载装置。利用恒电流-干湿循环加速锈蚀方法对不同应力水平下的试件进行不同时间的锈蚀,从宏观、细观、微观多个尺度上分析了锈蚀产物组成及混凝土开裂情况。(2)探明了各应力水平/锈蚀时间下试件的开裂情况。通过对各应力水平/锈蚀时间下试件的半电位测试及质量损失进行测试,并对混凝土试件表面裂缝及不同位置处钢筋/混凝土界面开裂情况进行分析。结果表明:在相同锈蚀时间下,混凝土开裂情况及钢筋锈蚀程度随应力水平增加而严重,试件边缘混凝土开裂情况比跨中更严重,且由于受到疲劳荷载作用,在远离保护层一侧中也出现锈胀裂缝,刚开始钢筋先在边缘部位先锈蚀后随锈蚀时间增加,跨中钢筋锈蚀情况逐渐加剧甚至比钢筋边缘部位更严重。这是由于试件刚开始锈蚀时,平动作用效果高于弯曲效果,后随锈蚀时间增加弯曲效果比平动效果更明显。(3)揭示了钢筋/混凝土界面锈蚀层空间分布及锈蚀产物形貌情况。采用X射线衍射对锈蚀产物进行物相检测,通过光学显微镜分析对钢筋/混凝土界面锈蚀层的空间分布进行统计,利用三维扫描对锈蚀钢筋建立实体模型,利用扫描电镜及能谱分析对锈蚀产物形貌及锈蚀层元素分析。结果表明:应力水平不会影响锈蚀产物种类,由于受到疲劳荷载作用钢筋锈蚀产物主要集中在远离保护层一侧,这是由于试件受到疲劳荷载作用,试件孔隙在毛细作用下,氯离子集中在远离保护层一侧,且应力水平越大钢筋锈蚀时间越早,锈蚀产物越多,锈蚀层越厚;锈蚀产物先在边缘处产生,随后跨中部位钢筋锈蚀情况逐渐严重。(4)建立了氯盐—疲劳荷载耦合作用下钢筋锈裂结构模型。基于试验研究及检测成果,以不同尺度对钢筋锈蚀情况分析结果为基础,建立氯盐—疲劳荷载耦合作用下钢筋锈裂结构模型。通过结构模型可以得出在氯盐—疲劳荷载耦合作用下钢筋锈蚀及锈蚀产物分布情况,明确疲劳荷载作用下混凝土开裂情况。