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作为建筑结构中最广泛应用的材料和结构--钢筋混凝土，其耐久性一直是影响国民经济发展、人民生命财产安全和生态环保及可持续发展的重要问题。其中，钢筋锈蚀造成的混凝土结构的破坏和失效已成为影响混凝土结构耐久性的最主要因素之一。混凝土中钢筋锈蚀的主要诱因之一是氯离子污染，特别是在海洋环境、盐碱地、工业环境或使用含氯外加剂、道路除冰盐等自然或人为因素造成的氯离子污染环境中，大量建筑结构发生钢筋锈蚀，以致失效破坏，对国民经济和人身安全造成不可估量的损失。因此，开展钢筋锈蚀的防治研究，尤其对服役期间且正遭受氯离子侵害作用的钢筋混凝土建筑物，开展技术可行、经济合理的防锈和修复方法的研究具有重大的社会意义与经济价值。
大量工程事例表明，混凝土中Cl-超过临界浓度时，钢筋表面的钝化膜会开始活化，金属铁发生锈蚀和体积膨胀，降低钢筋混凝土结构物的强度、安全性和耐久性。本文围绕电化学除盐技术--利用外加电场驱除混凝土内部氯离子向外迁移，并使钢筋附近混凝土再碱化的这种防止钢筋锈蚀的电化学防腐技术，系统开展了电场作用下钢筋表面的电极反应；Cl-、Na+、K+等离子的迁移动力学过程；混凝土内部组成、微观结构与宏观性能的变化；以及电化学除盐技术在实际构件中的应用实践等方面的研究工作，以期为电化学除盐技术在实际工程中的应用奠定理论基础和技术支撑。
在上述研究过程中，本文自行设计了一套电化学除盐过程中钢筋表面产生气体的收集装置，分析揭示了在电化学除盐过程的开始阶段，钢筋表面同时存在析氢和吸氧两种电化学反应；当钢筋附近的氧消耗到一定程度后，电极反应转化为以析氢反应为主。其中，析氢反应速度主要决定于电流密度，H2的生成常数kH2与电流密度Ⅰ的关系符合线性方程：kH2=5.36×10-8 I-1.99×10-8；而吸氧反应在前期决定于电流密度，在后期则主要决定于O2通过混凝土保护层扩散到钢筋表面的速度；反应过程中生成的H2在钢筋-混凝土界面区形成一定的膨胀应力，对钢筋-混凝土之间粘结力造成一定影响。
基于符合混凝土内部离子运移规律的Nernst-Planck方程、电流平衡、质量守恒定律等，本文建立了电场作用下圆柱体混凝土试件内部的离子迁移数学模型；结合混凝土的试验参数和经验常数，确定了合适的边界条件，从理论上分析了电化学除盐过程中混凝土内部Cl-和Na+的迁移规律；通过对混凝土内部不同部位Cl-和Na+的监测，验证了本文模型的有效性和合理性。其规律为：电场作用一段时间后，氯离子浓度在试件径向呈现上凸曲线分布，即在混凝土内某个部位出现极值；随着电流作用时间的延长，混凝土内部氯离子的含量逐渐下降，同时，氯离子的排除速率也逐渐降低；随着电流作用时间的延长，愈靠近钢筋处的Na+含量愈高；Na+含量的增加速度随着电流密度的提高而上升。在实际工程中，可根据混凝土的性能参数和结构参数，对该模型的边界条件进行修订，用于定量分析不同混凝土部位的Cl-和Na+离子含量随除盐处理的电流参数等的变化，确定电化学除盐处理的进程，指导电化学除盐处理参数的优化。
利用IC、XRD、DSC/TG、SEM、MIP等测试手段考察了电化学除盐对混凝土内部化学组成、矿物组成、微观结构的影响。发现如下变化规律：（1）在掺加2％NaCl的混凝土中，除盐45天后，钢筋附近混凝土中的碱含量达到14.82kg/m3，远远高于CECS53：93标准中规定的防止碱骨料反应破坏的混凝土碱含量中的安全值3.5kg/m3，但随着时间的延长，Na+、K+离子会逐渐在混凝土内重新分布，发生碱骨料反应的威胁减少；（2）电场作用下，混凝土中各种离子定向迁移，导致钢筋附近部分C-S-H、AFt等水化产物发生一定程度的分解，可能会对钢筋与混凝土之间的粘结力产生一定的负面影响；（3）电化学除盐后，混凝土的总体孔隙率基本保持不变，但钢筋附近混凝土的总孔隙率增大，特别是小于30nm的孔明显增多，而远离钢筋的表层混凝土孔隙率减少。
通过对电化学除盐前后混凝土的渗透性、钢筋-混凝土的粘结力、钢筋的拉伸应力应变曲线以及钢筋表面的电化学性质的试验，发现：（1）电化学除盐后混凝土的整体渗透性变化不大，与其孔隙率的变化规律基本相符；（2）电化学除盐后，光圆钢筋与混凝土的粘结力有较大程度的下降，粘结力损失率高达20～40％，但带肋钢筋与混凝土之间的粘结力变化不明显，说明电化学除盐过程从本质上会导致水泥浆与钢筋的粘结力下降，但采用带肋钢筋可以减小该影响；（3）在1～3 A/㎡的电流密度作用下，钢筋的力学性能并不受影响，其屈服强度和伸长率均与未通电除盐前钢筋持平，但电流密度增大对钢筋与混凝土间的粘结力的影响较明显，说明限制电流密度是控制电化学除盐负面影响的一个重要因数；（4）电化学除盐后，钢筋表面的电位大约需要30天左右可恢复到-150mV以上而进入钝化状态，腐蚀电流在除盐后10天左右恢复到钝化区域，较除盐前安全。
本文自主设计与开发了一套电流、电压和钢筋表面半电池电位的在线监测系统，该系统能实时检测电化学除盐时电路中电压、电流和钢筋表面锈蚀的修复状况，及时反映电路存在短路和断路等问题，为电化学除盐技术在实际工程中的安全应用提供了保障。
在综合评价电化学除盐效率以及对结构与性能影响的基础上，确定了较为优化的电化学除盐处理条件：以0.001mol/L Li284O7+饱和Ca（OH）2溶液作电解质溶液，电流密度以2A/㎡为宜。应用该参数进行了实际混凝土构件的电化学除盐试验，试验结果表明，经50天的除盐处理，混凝土构件中原有2％的Cl-被驱逐出80％以上，且混凝土强度和渗透性与未除盐前相比没有明显变化；基于ACI Life-365寿命模型初步预测，电化学除盐可提高混凝土使用寿命15～20年。