确定混凝土氯离子扩散系数和表面开裂时间对海洋和除冰盐环境中钢筋混凝土结构耐久性设计和评估非常关键。前者在很大程度上决定混凝土中钢筋锈蚀起始时间，后者是钢筋混凝土结构使用寿命的一种测度。本文主要预测混凝土氯离子扩散系数和表面开裂时间。基于三相复合圆模型，提出了混凝土氯离子扩散系数预测的二维有限元方法，通过与实验结果的比较，证实了本文方法的有效性。根据数值结果，定量评价了最大集料直径、界面氯离子扩散系数、界面厚度和集料级配对混凝土氯离子扩散系数的影响。由于界面是混凝土中最薄弱的环节，泛浆、收缩、热梯度、冻融、碱集料反应和外荷载均会引起界面开裂。通过在三相复合圆模型中引入界面裂缝，研究界面裂缝对混凝土氯离子扩散系数的影响，并定量评价了界面裂缝张开角和混凝土细观结构参数对混凝土氯离子扩散系数的影响。考虑混凝土的软化特性并引入弥散裂缝的概念，提出了混凝土保护层开裂分析的有限元法，获得了初裂时间、完全开裂时间和每一时刻的锈胀力。通过与实验结果比较，证实了本文方法的有效性，并讨论了弹性模量、抗拉强度和保护层厚度等因素对最大锈胀力和完全开裂时间的影响。