本文由G. Mangaiyarkarasi和S. Muralidharan撰写，发表于2014年的《Procedia Engineering》期刊第86卷，第615-622页。该研究由印度CSIR-中央电化学研究所（CSIR-Central Electrochemical Research Institute）的腐蚀与材料保护部门完成，主要探讨了混凝土中钢筋的电化学保护技术，旨在延长混凝土结构的使用寿命。

研究背景

混凝土中钢筋的腐蚀是全球建筑行业面临的主要问题之一，尤其是氯离子（chloride）的侵入是导致钢筋腐蚀的主要原因。为了应对这一问题，研究者们采用了多种保护方法，如混凝土涂层、钢筋涂层、添加抑制剂、使用补充胶凝材料以及电化学保护等。其中，电化学保护技术被认为是一种有效的保护方法，适用于现有和新建的混凝土结构。本研究的主要目标是开发一种抑制剂注入溶液，用于减轻氯离子污染混凝土中的钢筋腐蚀。

研究方法与流程

研究分为三个阶段进行： 1. 第一阶段：在不同水泥环境中测试抑制剂注入溶液的效率。 2. 第二阶段：将抑制剂注入普通硅酸盐水泥（OPC）和矿渣硅酸盐水泥（PSC）中，测试不同氯离子浓度下的效果。通过电化学技术评估电注入过程的效率。 3. 第三阶段：在混凝土板中研究电注入过程的长期性能，暴露时间为3个月。

实验材料与方法

研究使用了三种水泥：普通硅酸盐水泥（OPC）、火山灰硅酸盐水泥（PPC）和矿渣硅酸盐水泥（PSC）。混凝土试件采用100 mm x 100 mm x 100 mm的立方体和1 m x 1 m x 0.1 m的混凝土板，钢筋直径为12 mm，嵌入混凝土中，混凝土保护层厚度为25 mm。抑制剂注入溶液由0.1M胍、0.1M硫代氨基脲、2M三乙醇胺和2M乙酸乙酯组成。

电注入过程

混凝土试件被放置在电解池中，电解池中充满抑制剂注入溶液。钢筋作为阴极，不锈钢板作为阳极，电解池在0.5 A/m²的直流电流密度下进行电注入。研究过程中监测了开路电位（OCP）、动电位极化曲线、交流阻抗测量以及氯离子含量的变化。

研究结果

1. 电位-时间行为：电注入过程显著提高了钢筋的电位，使其向正方向移动，表明抑制剂成功注入混凝土并保护了钢筋。
2. 氯离子释放：电注入过程中，混凝土中的游离氯离子被释放到电解液中，OPC、PPC和PSC混凝土分别释放了2410 ppm、2148 ppm和2143 ppm的氯离子。
3. 动电位极化研究：电注入显著降低了钢筋的腐蚀速率，腐蚀速率从10.6500 mmpy降至0.6993 mmpy，抑制效率超过93%。
4. 阻抗研究：电注入后，系统的电荷转移电阻（Rct）显著增加，表明电注入过程有效保护了钢筋。

结论

研究表明，电注入过程不仅能够有效抑制钢筋腐蚀，还能从氯离子污染的混凝土中去除游离氯离子。多组分抑制剂注入溶液在7天内显著降低了钢筋的腐蚀速率，抑制效率超过95%。此外，电注入过程还显著提高了系统的电荷转移电阻，进一步证明了其保护效果。

研究亮点

1. 创新性：本研究开发了一种新型的多组分抑制剂注入溶液，并通过电注入技术成功应用于混凝土中，显著提高了钢筋的耐腐蚀性能。
2. 高效性：电注入过程在7天内显著降低了钢筋的腐蚀速率，抑制效率超过95%，适用于快速修复和加固混凝土结构。
3. 应用价值：该技术不仅适用于新建混凝土结构，还可用于现有结构的修复和加固，具有广泛的应用前景。

研究意义

本研究为混凝土结构的耐久性提供了新的解决方案，特别是在氯离子污染环境中。通过电注入技术，不仅可以有效抑制钢筋腐蚀，还能去除混凝土中的游离氯离子，从而延长混凝土结构的使用寿命。该技术的成功应用为建筑行业的可持续发展提供了重要的技术支持。