海洋环境下钢筋腐蚀问题严重,导致混凝土结构的耐久性和安全性下降。本文以低合金钢筋为研究对象,以合金元素Cr和氯敏阻锈剂对钢筋长期腐蚀行为的影响机理为研究目标,采用自然环境挂片实验、现代物理表征技术、电化学检测方法、第一性原理模拟计算、机器学习等手段,研究了含Cr低合金高强钢筋在微溶液中的腐蚀电化学机理及其在自然环境中的长期腐蚀行为、氯敏阻锈剂对高强钢筋的长期缓蚀行为和机制、Cr和氯敏阻锈剂对高强钢筋腐蚀的协同抑制作用。含Cr钢筋在混凝土微孔隙液环境中的腐蚀电化学行为与其在传统本体电解池中存在一定区别。随溶液体积下降5Cr钢筋的腐蚀明显受到抑制,30μL微溶液中钢筋的点蚀电位比100 mL本体溶液正移250 mV,腐蚀电流密度下降3倍。且孔隙液体积越大则钢筋局部腐蚀越快,局部腐蚀速率与孔隙液体积的对数呈良好的正比关系。钢筋腐蚀的阴极过程受溶液体积影响不大,而阳极过程在微溶液中明显受阻。这是由于微溶液中Fe2+浓度增加,导致阳极反应的平衡电极电位正移、钝化膜电阻增大、阳极极化阻滞作用加强,从而使得钢筋腐蚀速率下降。与实际钢筋混凝土腐蚀行为相比,微溶液电化学测试技术表现出良好的相关性,而传统电解池体系出现过评估现象。含Cr钢筋混凝土结构在实际海洋飞溅区表现出良好的耐蚀性和耐久性,服役两年后5Cr钢筋的腐蚀面积比HRB400下降6倍,局部腐蚀速率下降3倍,有助于延长混凝土结构寿命。在腐蚀发展阶段,合金元素Cr提高腐蚀产物中Fe2+和OH-含量、减少有害β-FeOOH含量,进而增强对腐蚀性离子的缓冲能力;另一方面,含Cr高强耐蚀钢筋表面腐蚀产物中的含水量下降、膜电阻增加,因此腐蚀电化学反应受到抑制;此外,合金元素Cr还提高锈层致密度、降低锈层氧化程度,从而减少腐蚀产物对混凝土的胀裂作用,钢筋局部腐蚀速率减小,混凝土结构耐久性得以提高。针对钢筋腐蚀的长周期和不均匀特性,设计了具有控释、长效、靶向功能的氯敏阻锈剂Zn-Al-NO2 LDH,在污染混凝土环境中呈良好的缓蚀性能。环境氯离子浓度越高,则Zn-Al-NO2LDH释放的亚硝酸根离子总量越多,保证了阻锈剂的按需释放。在含1 wt.%NaCl、pH 11.5的混凝土模拟孔隙液中,5 g/L Zn-Al-NO2 LDH的缓蚀效率高达81%,钢筋腐蚀速率下降一个数量级,其缓蚀效率主要来源于NO2-的释放而非Cl-的吸附。在早期钝化而后缓慢受到氯离子侵蚀的环境中,Zn-Al-NO2 LDH 比传统NaNO2表现出更好的长效缓蚀性能,钢筋的氯离子临界值下降1.7倍,临界[NO2-]/[Cl-]下降3倍,有效延长了钢筋的腐蚀起始时间。氯敏阻锈剂Zn-Al-NO2 LDH的长效缓蚀性能源于亚硝酸根离子的按需释放和钢筋氧化膜的及时修复两个方面。在氯离子和碳化侵蚀的混凝土环境中,Zn-Al-NO2 LDH通过离子交换反应自发吸附Cl-、CO32-同时释放NO2-,且CO32-的刺激作用更加显著,生成的Zn-Al-CO3 LDH层间距下降、层间氢键和静电作用增强、结构稳定性提高。传统阻锈剂NaNO2在钢筋钝化早期即被消耗,用以快速形成极化电阻更高、空间电荷层更厚、缺陷更少的钝化膜。氯敏阻锈剂Zn-Al-NO2 LDH中的亚硝酸根离子则缓慢按需释放,及时修复钢筋氧化膜的亚稳态点蚀,长期维持氧化膜的空间电荷层厚度和致密度,并提高了氧化膜对缺陷的容忍程度,从而有效延长钢筋的腐蚀起始时间,实现长效防护作用。含铬钢筋和氯敏阻锈剂构成的耐蚀性体系对混凝土结构具有更高效的防腐效率。基于支持向量机算法获得了以钢筋Cr含量、氯敏阻锈剂掺量、环境pH值和Cl-浓度为输入,以钢筋极化电阻为输出的预测模型,预测结果与实验值的相关系数超过0.85,可用于根据混凝土碳化和氯离子侵蚀程度遴选达到钝化要求的Cr含量和阻锈剂掺量。