混凝土中钢筋的腐蚀是一电化学过程,采用电化学方法评价钢筋的锈蚀情况具有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪、原位测量和非破坏性等优点,在实验室已成功地用于检测混凝土试样中钢筋的锈蚀状况和瞬时锈蚀速度,并已开始尝试用于现场监测及检测。在普通三电极电化学测量系统下,对于现场较大面积的钢筋混凝土结构,而采用较小面积的辅助电极(CE),由于二者面积的强烈不对称性,CE电力线势必不均匀的分布在钢筋表面,并且极化信号随着与CE距离的增加而减弱乃至消失,以致钢筋极化面积不能确定。本文从这一点出发,通过护环技术克服这一不足,即在普通三电极测量系统基础上添加一辅助电极护环电极(Guard Ring Electrode,简称GE),GE与CE均为环形并保持同心圆结构,GE的尺寸大于CE。该测量系统包含了CE极化电路和GE反馈极化电路,CE极化后,通过GE反馈极化电路补偿CE极化引起的RE2与RE3电位差变化值,使CE极化电力线主要分布在预定的CE下方钢筋表面积内。目前,该技术在国内试验研究很少,而国外较早的进行了研究,但是,它只是从混凝土表面进行了补偿测量,而对于不同的腐蚀体系,采用同样的补偿和极化面积,这是不合理的。本文首先对不同腐蚀体系的钢筋混凝土体系进行了均匀极化测量,以获得较真实的钢筋腐蚀速率。着重从不同混凝土湿度、护环电极大小对混凝土二维电流补偿和三维电流补偿进行了研究,以更有效地确定不同腐蚀体系下CE极化电力线的实际投影面积,并与相同条件下的均匀极化结果对比。主要研究结果有:(1)均匀极化测量中,活化钢筋体系(添加3%CaCl2相对于水泥重量)处于高腐蚀状态,钝化钢筋体系(没有添加CaCl2)处于钝化膜保护状态,并且活化钢筋体系腐蚀电流密度约为钝化钢筋体系的10倍。(2)护环技术在混凝土中钢筋腐蚀监测及检测中是切实可行的,在同样的温湿度下,能够给出与均匀极化结果相当的腐蚀定量信息。CE电力线在活化钢筋体系主要分布在CE下方,侧向分布较少,CE在钢筋表面实际投影长度约为其直径的3～4.5倍;而钝化钢筋体系,则CE电力线实际投影长度约为其直径的10～20倍,说明CE电力线在钝化体系侧向分布严重,不易限制。由于钢筋处于钝化膜保护状态,基本不腐蚀,护环法测量并没有影响腐蚀结果的判定。(3)对于均匀腐蚀钢筋体系,护环电极尺寸增大后CE电力线更集中于CE下方。与混凝土表面二维CE电流补偿相比,三维补偿测试CE电力线投影在钢筋上的表面积要小。补偿程度愈大,CE电流愈小,甚至过补偿。与相同条件下的均匀极化结果相比,不补偿CE电流,其腐蚀电流密度偏大;100%补偿CE电流时,其腐蚀电流密度偏低;只有较小程度补偿CE电流时如30%、50%、70%时,能够得出与相同状态下均匀极化相比拟的结果。因此,较大程度补偿CE电流时,极化面积可选取CE垂直投影面积部分;较小程度补偿CE电流时,极化面积可选取CE与GE两中点间距投影部分。