钢筋腐蚀是造成钢筋混凝土结构过早失效的首要因素,是当今世界腐蚀科学迫切需要解决的重大问题。由于混凝土相是典型的多尺度不均一体系,混凝土中钢筋腐蚀过程总是表现为宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池共存、交互影响,使得钢筋在混凝土中的腐蚀行为尤为错综复杂。当前,原位直接跟踪研究混凝土中钢筋宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池反应过程及相互作用机理,仍是腐蚀科学家面临的一个难题和挑战。鉴于钢筋在混凝土中腐蚀的电化学本质,本文发展了阵列电极技术,并结合传统电化学方法,原位检测了钢筋在混凝土中宏观腐蚀电池的发生、发展过程,考察了宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池的特征,探讨了宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池的相互作用及其影响因素。主要研究进展有:(1)发展了阵列电极技术,包括一维10电极、二维4×4电极,8×8电极及11×11电极,将钢筋表面分割成若干空间位置固定、相互绝缘且电极面积确定的区域,通过导线耦合和计算机快速控制、自动寻址模拟钢筋混凝土腐蚀体系,并结合其它电化学技术对不同位置的电极进行测量,成功地实现了原位直接跟踪观测混凝土中钢筋腐蚀过程局部腐蚀的发生、发展过程。(2)通过测量阵列电极的各个微电极电偶电流、腐蚀电位等,获得了钢筋表面腐蚀电位和电偶电流分布图。结果表明,当钢筋/混凝土界面化学环境发生变化时,钢筋表面钝化膜局部溶解破坏,钢筋腐蚀开始发生。由于钢筋/混凝土界面电解质环境的不均一性,宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池总是同时存在、相互影响、相互作用。宏观腐蚀电池的形成及相互作用,可促进钢筋的局部腐蚀过程,也可能影响微观腐蚀电池的平衡状态,造成微观腐蚀电池作用减弱。宏观腐蚀电池的电流分布与腐蚀电位有密切关系。(3)宏观腐蚀电池电流对邻近区域必然产生一定程度的极化作用,受到阴极极化作用的区域其微观腐蚀电池的作用受到抑制。对微电极极化电阻和交流阻抗测量表明,当微电极断开,宏观腐蚀电池作用消失后,阴极区易发生腐蚀。