钢筋锈蚀是海洋工程耐久性失效的主要原因,因配合比设计不合理、养护不到位以及不合理施工导致的混凝土裂缝将加速水、氧气、腐蚀离子渗透,并影响钢筋锈蚀。研究裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的定量影响规律、发展裂缝修复技术对海洋工程具有重要的工程意义。本文以青岛小麦岛海洋暴露站为暴露平台,采用电化学阻抗谱法研究了不同裂缝宽度、不同裂缝类型、不同裂缝距离对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律;采用11×11的阵列电极技术,揭示砂浆保护下电极(模拟钢筋)的非均匀锈蚀规律;采用电化学沉积技术,选用海水作为电解质溶液,评价不同电极材料、不同电极距离、不同电流密度对混凝土裂缝修复效果的影响规律。主要研究如下:(1)预制裂缝宽度为0.1-0.3mm的横、纵向裂缝,以及裂缝间距为30mm和60mm的双裂缝耐蚀钢筋混凝土试件,置于青岛小麦岛海洋暴露站潮汐区腐蚀700d,利用电化学阻抗谱研究混凝土中钢筋锈蚀规律。结果表明:由于混凝土的自愈合效应,当裂缝宽度小于0.15mm时,钢筋的腐蚀速率不受裂缝宽度的影响;裂缝宽度大于0.15mm后,随着混凝土裂缝宽度的增大,钢筋的腐蚀速率逐渐增大。与单裂缝混凝土试件相比,双裂缝混凝土中钢筋更加容易锈蚀,且裂缝间距越小,钢筋的腐蚀速率越大,钢筋更加容易锈蚀。裂缝宽度相同的情况下,纵向裂缝混凝土中的钢筋比横向裂缝混凝土中的钢筋更加容易锈蚀。相比普通钢筋,耐蚀钢筋在海洋环境下具有更好的耐腐蚀性能。(2)利用丝束电极(WBE)技术,预制裂缝宽度为0-0.3mm砂浆并在海水和硫酸钠溶液中干湿循环、海水浸泡环境下半年到一年,研究砂浆保护下钢筋的非均匀锈蚀行为。研究结果表明:通过WBE技术、并结合电化学阻抗谱可以有效监测带裂缝砂浆试件中钢筋的非锈蚀行为。当裂缝宽度为0.1mm时,胶凝材料二次水化对裂缝具有堵塞作用,电极腐蚀反应受到控制;当裂缝为0.3mm时,水、氧气和腐蚀离子等腐蚀介质更易渗入并诱发电极发生腐蚀反应,且腐蚀产物极易向周边电极发生扩散并快速扩散到边缘电极。海水对微细裂缝有一定的修复效应;硫酸钠干湿循环作用会导致砂浆破坏、裂缝宽度逐渐扩大,裂缝处电极腐蚀后迅速扩散至边缘。(3)预制荷载裂缝宽度为0.3mm的预拌氯盐混凝土,利用海水为电解质溶液,研究石墨、钛网、不锈钢棒电极,电极与待修复混凝土距离为0-60mm,电流密度为0.25-2.0A/m2条件下,裂缝混凝土的电沉积修复效果。研究结果表明:经过电沉积修复混凝土中氯离子含量明显降低,修复前三周裂缝愈合速率最快;电沉积实验结束后,修复沉积物以Mg(OH)2和Ca CO3为主,且Mg(OH)2含量为Ca CO3的两倍以上。采用钛网作阳极修复效果最优、沉积物颗粒排列最致密。当电极距离待修复混凝土距离小于20mm时,裂缝愈合率高,裂缝填充深度大,沉积物颗粒较致密;当距离大于40mm时,沉积物不能完全堵塞裂缝,沉积物颗粒较疏松,裂缝愈合效果较差。当电流密度小于0.5A/m2时,沉积物能有效堵塞裂缝、水渗透系数较小、沉积物颗粒致密、裂缝修复效果好;当电流密度大于1A/m2时,裂缝能在4周之内迅速愈合,但沉积物仅填充裂缝表面,且沉积物疏松多孔,修复效果较差。