王 昆，屈文俊，李沛豪，張俊喜

（1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 200092；2.江蘇科技大學(xué) 土木與建筑工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；3.浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310014；4.上海電力學(xué)院 電化學(xué)研究室，國家電力公司熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

由大氣中的二氧化碳引起的混凝土中性化，稱為混凝土碳化.碳化可誘發(fā)混凝土鋼筋脫鈍，影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性.為了延長在役碳化混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，恢復(fù)鋼筋周圍的堿環(huán)境至關(guān)重要.電化學(xué)再堿化技術(shù)是一種針對碳化混凝土的電化學(xué)維護(hù)方法［1］，是一種以混凝土中鋼筋作陰極，在混凝土表面敷置電解質(zhì)溶液，以金屬網(wǎng)作陽極，施加電場于金屬網(wǎng)和鋼筋之間的修復(fù)技術(shù).在外加電場的作用下，鋼筋表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子，同時(shí)碳酸鈉電解質(zhì)向鋼筋周圍的混凝土滲透，使其周圍pH值提高，進(jìn)一步保護(hù)鋼筋［2］.

在一般大氣環(huán)境下，二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)，造成混凝土pH下降，混凝土耐久性削弱.再堿化混凝土的pH升高主要是通過電化學(xué)產(chǎn)生氫氧根離子和電滲進(jìn)入的碳酸鈉電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的.但是，在修復(fù)后的服役期間，混凝土仍會受到大氣中二氧化碳的作用，同時(shí)，堿性環(huán)境在時(shí)效過程中會有怎樣的變化仍不清楚.目前，國內(nèi)外對電化學(xué)再堿化的研究主要集中于效果評價(jià)和過程控制等方面，對于耐久性的研究較少，而且對耐久性的影響因素沒有明確的定論［3］.

Odden［4］在兩棟部分碳化的混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施再堿化4～5年后，采用pH測試、Na＋含量測試和電化學(xué)方法評估再堿化效果.結(jié)果顯示，碳化區(qū)Na＋含量降低，而在未碳化區(qū)含量升高；碳化區(qū)和未碳化區(qū)pH發(fā)生了相同的改變.故認(rèn)為再堿化技術(shù)的效果至少能夠持續(xù)5年；再堿化耐久性的影響因素歸因于混凝土中Na2CO3溶液的緩沖作用、混凝土中高度均衡的pH以及Na2CO3的反向擴(kuò)散.

Gerdes和Wittmann［5］在再堿化后的混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，雖然混凝土孔溶液中已明顯含有足量的堿（Na＋，K＋等），但pH仍降到10以下.他們認(rèn)為，由于混凝土孔溶液中溶解離子存在著十分復(fù)雜相互作用，可能導(dǎo)致其間pH降低.因此，通過模擬試驗(yàn)，提出了一個(gè)解釋pH隨時(shí)間降低的假說：進(jìn)入混凝土孔隙中的碳酸鈉溶液與孔隙液中的硫酸鈣發(fā)生了反應(yīng).

朱鵬［6］認(rèn)為，電滲在再堿化中起主要作用，從而認(rèn)為混凝土中堿性由碳酸鈉溶液提供，碳酸鈉的反向擴(kuò)散是影響再堿化耐久性的主要因素.郭莉［7］在朱鵬研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了再堿化后快速耐久性試驗(yàn)和自然環(huán)境下耐久性試驗(yàn)，認(rèn)為耐久性是由碳酸鈉反向擴(kuò)散控制的.熊焱［8］把碳化混凝土再堿化修復(fù)14d后，從各自容器中取出，在自然環(huán)境下放置180d，并在再堿化結(jié)束后的第7，14，28，60，120，180 d，取各組試件鉆孔取粉末測定pH，發(fā)現(xiàn)60d后pH趨于穩(wěn)定在10.3.然后，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了再堿化耐久性的反向擴(kuò)散理論，即由陰極鋼筋表面電解水產(chǎn)生的OH－的反向擴(kuò)散.

從上面可以看出，再堿化后鋼筋混凝土堿性環(huán)境衰退的影響因素比較多，還沒有明確的定論.再堿化過程中，陰極鋼筋處發(fā)生電解水反應(yīng)，產(chǎn)生大量的OH－，在電場作用下，向陽極遷移；在混凝土外層，碳酸鈉電解液向混凝土滲透，使其堿性提高.從陰極鋼筋處到混凝土外層徑向分布上，各點(diǎn)的OH－濃度不相同，在濃度差的作用下，OH－擴(kuò)散，使各點(diǎn)的濃度趨向一致，從而使混凝土的堿性環(huán)境變化，但是pH仍然大于10［6－8］.筆者認(rèn)為，雖然再堿化后混凝土中存在OH－的反向擴(kuò)散，但其堿性環(huán)境仍能使鋼筋混凝土的鈍化膜存在，即OH－的反向擴(kuò)散不是影響耐久性的控制因素.

目前，國內(nèi)外在研究這項(xiàng)修復(fù)技術(shù)時(shí)，所采用的鋼筋都用砂紙打磨，除去表面的氧化皮并逐級打磨至光滑.這種經(jīng)過處理的鋼筋與實(shí)際中的建筑鋼筋差別很大［9－10］，而再堿化過程中，鋼筋表面的狀態(tài)對鋼筋電極表面可能發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和再堿化效果有重要的影響［11］.因此，筆者在澆筑鋼筋混凝土試件時(shí)，利用實(shí)際工程中的建筑鋼筋，延長了再堿化后混凝土試件在一般大氣環(huán)境下的存放時(shí)間，采用非破損檢測方法——交流阻抗譜（EIS）和極化曲線測試再堿化后鋼筋混凝土的長期電化學(xué)性能，以此評估OH－的反向擴(kuò)散對再堿化后碳化混凝土耐久性的影響.

1 試驗(yàn)研究

1.1 混凝土碳化試驗(yàn)

試件為圓柱形，直徑D＝70mm，高H＝250 mm，其中心配1Φ10（mm）鋼筋（保持供貨狀態(tài)），機(jī)械加工成280mm長的鋼筋段；在其一端焊出導(dǎo)線（供通電和測量用），用環(huán)氧樹脂封涂鋼筋兩端.水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，配合比為：水泥∶水∶砂∶石＝1∶0.65∶2.25∶3.68.

普通試件共96個(gè)，分為ZS 1～ZS 8共8組，每組試件為12個(gè)；輔助試件7個(gè)，尺寸與普通試件相同，其中4個(gè)不配置鋼筋（用來觀測試件的碳化進(jìn)展情況），其余3個(gè)與普通試件完全相同（用于完全碳化后測試電化學(xué)），同時(shí)制作3個(gè)100mm×100mm×100mm試塊，用來測試混凝土立方體強(qiáng)度.所有試件一次澆注完成，在養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d，再在60℃下烘48h后，放入碳化箱中碳化.至試件完全碳化（噴灑酚酞試劑后，輔助試件剖切面完全保持無色）進(jìn)行再堿化試驗(yàn).完全碳化時(shí)間為8個(gè)星期.

1.2 再堿化試驗(yàn)

表1 外加電流、碳酸鈉溶液濃度、再堿化時(shí)間Tab.1 Impressed current，concentration of sodium carbonate solution and realkalisation time of samples

圖1 再堿化試驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Realkalisation equipment

1.3 耐久性試驗(yàn)

同批碳化試件分為8組再堿化，時(shí)間間隔為1，2，3，8，9，10，13個(gè)月，再堿化后放入室內(nèi).當(dāng)ZS 8再堿化結(jié)束后，耐久性試驗(yàn)結(jié)束.ZS 1在室內(nèi)放置的時(shí)間為再堿化結(jié)束后13個(gè)月，ZS 2～ZS 8的放置時(shí)間分別為再堿化后的12，11，10，5，4，3，0個(gè)月.

1.4 電化學(xué)測量

對完全碳化的輔助試件測試電化學(xué)；耐久性試驗(yàn)結(jié)束后，對ZS 1～ZS 8組試件立即集中，測試電化學(xué).測試體系為三電極，以飽和甘汞電極為參比電極，Pt電極為輔助電極.測試系統(tǒng)為EG＆GPARCMODEL283恒電位儀和M1025頻譜分析儀（美國PAR公司生產(chǎn)）.電化學(xué)阻抗譜（EIS）測量頻率范圍為100kHz～0.01Hz，交流激勵(lì)信號為25mV，極化曲線測量掃描速度為1mV·s－1.

1.5 再堿化模擬試驗(yàn)

再堿化模擬實(shí)驗(yàn)所用鋼筋與1.1節(jié)相同.將鋼筋與導(dǎo)線焊接，兩端用環(huán)氧樹脂涂封，暴露面積為5cm2.鋼筋共3根，分為1，2，3號.

溶液為1mol·L－1的Na2CO3溶液，試驗(yàn)在氧氣、氮?dú)?、氫氣氛圍中進(jìn)行，試驗(yàn)裝置如圖2所示.“氧氣氛圍”指在再堿化和“弛豫過程”（開路電位從－1000mV正移到－300mV）中，樣品始終暴露在空氣環(huán)境中；“氮?dú)夥諊敝冈賶A化前通入氮?dú)獬ト芤褐腥芙獾难鯕?，再堿化結(jié)束后，對樣品進(jìn)行2h的通氮處理，之后再弛豫；“氫氣氛圍”指再堿化前通入氮?dú)獬ト芤褐腥芙獾难鯕?，再堿化后的弛豫過程是在緊塞的4個(gè)燒瓶中進(jìn)行的，其間由于析氫反應(yīng)析出氫氣，從而使鋼筋處于氫封環(huán)境.

再堿化10d后，結(jié)束試驗(yàn)，采用電化學(xué)測試設(shè)備和再堿化后鋼筋的開路電位，然后進(jìn)行每間隔一定時(shí)間的測試，直至開路電位正移到－300mV以上.

圖2 模擬再堿化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 The set for realkalisation simulated test

2 結(jié)果與討論

2.1 再堿化弛豫過程研究

圖3是測得的ZS 1～ZS 8的開路電位.從圖3可以看出，再堿化結(jié)束后馬上測得的ZS 8開路電位約－1000mV，而放置3個(gè)月的ZS 7開路電位正移到－300mV以上.開路電位E從－1000mV正移到－300mV以上的過程稱為“弛豫過程”.弛豫時(shí)間T不同，鋼筋的極化行為不同［12］.

圖3 再堿化后鋼筋混凝土開路電位Fig.3 Open circuit potential of steel in concrete after realkalisation

圖4比較了再堿化模擬試驗(yàn)中鋼筋在不同大氣（氧氣、氮?dú)?、氫氣）中弛豫時(shí)，進(jìn)入鈍化電位所用時(shí)間.在再堿化過程中，在氧氣存在的情況下，首先發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（1）；在氧氣消耗完之后，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（2）［13］

在“氧氣氛圍”下，陰極鋼筋表面發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)（1）；在氮?dú)夂蜌錃夥諊拢?個(gè)瓶中的氧氣在再堿化前因通入氮?dú)舛怀?，因此陰極鋼筋表面發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)（2）.采用氧氣氛圍，可以減少氫氣的產(chǎn)生，突出氧氣在弛豫過程中對鋼筋再鈍化的作用.采用氮?dú)夂蜌錃夥諊菫榱丝疾鞖錃庠诔谠ミ^程中對鋼筋再鈍化的作用.從圖4來看，在鋼筋的弛豫過程中，氧氣氛圍下的表面電位進(jìn)入鈍化區(qū)所需時(shí)間T′最短，為4d，其次是氮?dú)夥秶?，?d，時(shí)間最長的是在氫氣氛圍，耗時(shí)11d.鋼筋表面進(jìn)入鈍化態(tài)所需時(shí)間的不同，緣于不同氛圍下，電化學(xué)體系的去極化劑不同，表面電極反應(yīng)也不同.

圖4 鋼筋表面在不同氣氛中進(jìn)入鈍化態(tài)的時(shí)間Fig.4 The time of steel into repassivation in different gas enviroments

已有的研究表明，鐵及其氧化物的氧化還原在堿性體系中具有可逆性［14］.在氧氣氛圍下，4個(gè)瓶中的水與積累的負(fù)電荷發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了OH－.反應(yīng)式同式（2）.

電化學(xué)反應(yīng)（1），（2）產(chǎn)生的OH－和再堿化還原得到的單質(zhì)鐵，加上作為去極化劑的氧氣，反應(yīng)生成致密的鐵氧化物鈍化層，使鋼筋表面能很快進(jìn)入鈍化狀態(tài).其電化學(xué)反應(yīng)如下：

在氮?dú)夥諊?，再堿化后，通入氮?dú)獬チ藲錃?；體系中作為去極化劑的是水，陰極鋼筋發(fā)生電解水的反應(yīng)（2），產(chǎn)生的OH－會與再堿化還原得到的單質(zhì)鐵繼續(xù)作用，在鋼筋表面形成致密的鈍化層.其電化學(xué)反應(yīng)為（2），（3），（4），（6）.

由于處于無氧環(huán)境，因此體系無法像反應(yīng)式（5）那樣，通過氧氣氧化得到Fe（OH）3，表面鈍化層形成的速度就比有氧環(huán)境慢，鋼筋表面進(jìn)入鈍化態(tài)的時(shí)間也比有氧環(huán)境長.

鋼筋在氫氣氛圍中的弛豫過程，依然是個(gè)無氧環(huán)境，體系中作為去極化劑的是水，陰極發(fā)生電解水反應(yīng)，產(chǎn)物OH－會與還原得到的鐵單質(zhì)作用生成鈍化產(chǎn)物.其電化學(xué)反應(yīng)式和氮?dú)夥諊械囊粯?但是，在再堿化過程中產(chǎn)生了大量的氫氣，由式（2）可看出，密閉環(huán)境中的氫氣會使后續(xù)弛豫過程的電解水遇到阻礙，反應(yīng)速度變慢，影響后續(xù)電化學(xué)反應(yīng)速度，再加上無氧環(huán)境下，無法通過氧氣氧化得到Fe（OH）3，造成表面鈍化層形成速度比氧氣和氮?dú)夥諊?，鋼筋開路電位進(jìn)入鈍化區(qū)的時(shí)間也比前兩種環(huán)境要長.

從模擬試驗(yàn)可以看出，氧氣對再堿化后鋼筋的再鈍化有著十分重要的作用，而氫氣抑制了鋼筋的再鈍化.文獻(xiàn)［15］認(rèn)為，對于鋼筋－混凝土體系，當(dāng)沒有破壞而處于完好無損的情況下，可以認(rèn)為鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)是較為緊密的，即混凝土與鋼筋之間的空間體積是一個(gè)比較小的定值，在陰極鋼筋通電一定時(shí)間后，鋼筋表面的氧氣全部消耗，鋼筋表面的電極反應(yīng)主要是析氫反應(yīng)，氫氣在鋼筋表面富集.那么，在再堿化結(jié)束后，立即測得開路電位應(yīng)是氫電位，而混凝土中鋼筋只相當(dāng)于一個(gè)電子導(dǎo)體.在弛豫過程中，隨著大氣中氧氣的進(jìn)入和混凝土中氫氣的擴(kuò)散，鋼筋表面的鈍化膜逐漸形成，開路電位從－1000mV緩慢正移到－300mV以上.

2.2 EIS研究

再堿化剛結(jié)束時(shí)，陰極鋼筋處充滿氫氣，鋼筋表面處于活化狀態(tài)，經(jīng)過弛豫，鋼筋表面化合物才比較穩(wěn)定.從圖3看出，再堿化后3個(gè)月（再堿化結(jié)束后在室內(nèi)環(huán)境放置3個(gè)月）與4個(gè)月的開路電位波動(dòng)比較大，而4個(gè)月與5個(gè)月的波動(dòng)不大.圖5是電化學(xué)測量測得的碳化混凝土試件（輔助試件）和再堿化后4個(gè)月的混凝土試件的電化學(xué)交流阻抗Nyquist圖.經(jīng)過弛豫，測試的交流阻抗譜才能反映鋼筋混凝土各個(gè)部分的真實(shí)狀況.從Nyquist圖可看出，在測量頻率范圍內(nèi)存在一個(gè)以上的半圓；低頻段的半圓有一定程度的壓扁，且半徑隨時(shí)間的增加而減小；此外，浸泡一段時(shí)間后，低頻端出現(xiàn)拖尾.以上的特征用Randle圖表示的模型難以解釋，必須用更復(fù)雜的等效電路來描述鋼筋混凝土體系的阻抗特征.

圖5 碳化鋼筋混凝土和再堿化后4個(gè)月的鋼筋混凝土Nyquist圖Fig.5 Nyquist plot of rebar in carbonated concrete and 4months after realkalisated

通過對EIS數(shù)據(jù)的解析，可得到圖6表示的等效電路.各有關(guān)元件擬合值列于表2.在利用阻抗譜測試碳化混凝土試件的過程中，由于采用的頻率范圍為105～0.05Hz，在阻抗譜圖中不會有混凝土介電性的響應(yīng)，因此，圖6中的高頻所對應(yīng)的實(shí)軸部分應(yīng)是混凝土孔隙液電阻（R0）和混凝土電阻（Rc）的總和；在中頻（104～10Hz）部分，Rf為在孔隙溶液中鋼筋表面鈍化膜的電阻，Rct為腐蝕反應(yīng)物或產(chǎn)物的傳質(zhì)過程電阻，C為鈍化膜的電容，在低頻部分（10Hz以下），由于鋼筋表面的不均一性和混凝土層的多相結(jié)構(gòu)，鋼筋表面存在銹蝕產(chǎn)物，因此用一個(gè)CPE（恒相角元件）來模擬鋼筋與混凝土界面的雙電層更為適宜.YNF用Yodlωn（cos nπ／2＋jsin nπ／2）表示，Yodl和n是表征鋼筋界面雙電層的常相角元件；W 為孔隙溶液中活性離子在氧化和還原過程中的擴(kuò)散阻抗（Warburg阻抗），用Yow表示［9，16］.

圖6 碳化混凝土中鋼筋等效電路Fig.6 Equivalent circuit of rebar in carbonated concrete

從表2可以看出，再堿化后，R0＋Rc小于再堿化前.發(fā)生這種變化，一方面，在再堿化過程中的電流作用下，電解液中的Na2CO3通過電滲等作用進(jìn)入混凝土孔隙液中，而且在水中的溶解度較大，因此增加了孔隙液中的離子強(qiáng)度；另一方面，在再堿化剛開始時(shí)，孔隙水不飽和，混凝土電阻較大，電流相對較小，隨著時(shí)間的推移，電滲路徑上的孔隙水逐漸飽和，電阻變小，回路中的電流變大，導(dǎo)電通路已全部建立［1］.因此，再堿化后的混凝土電阻小于碳化混凝土電阻.再堿化后，隨著通電量（Q＝i·t）（i為電流，t為時(shí)間）的增加，再堿化后混凝土電阻呈現(xiàn)整體增加的趨勢.在文獻(xiàn)［17］中，作者采用壓汞法對不同再堿化條件處理的試件進(jìn)行了孔隙測試.研究結(jié)果表明：在相同電解液濃度條件下，孔徑d＜10nm的凝膠孔在孔徑分布中的比例隨著通電量的增加，從49.13%增加到52.76%.因此，離子在電場作用下遷移的阻力也越來越大.所以，隨著通電量的增加，再堿化后的孔隙溶液電阻和混凝土電阻整體逐漸變大.

表2 再堿化前后等效電路元件值Tab.2 Values of the element in equivalent circuit before and after realkalisation

再堿化后，鋼筋表面鈍化膜的Rf比再堿化前有所增強(qiáng)，混凝土的pH比再堿化前提高，而且通電量的增加也使 pH 增加［1，6－8］.隨著堿性環(huán)境的恢復(fù)，促使鋼筋表面鈍化膜的Rf變強(qiáng).

再堿化后，腐蝕反應(yīng)物或產(chǎn)物的傳質(zhì)過程電阻Rct比碳化混凝土小.再堿化過程中，陰極電流使得鋼筋表面的氧化層還原，重新形成的單質(zhì)鐵電極表面氧化層結(jié)構(gòu)更復(fù)雜［18－19］，從而使鋼筋易于銹蝕，導(dǎo)致Rct變小.

圖7是電化學(xué)測量測得的再堿化后4個(gè)月和10個(gè)月的試件的EIS比較，圖8是10個(gè)月和13個(gè)月的EIS比較；表3是再堿化后4，10，13月的R0＋Rc，Rf，Rct的擬合值.從表中可以看出，13個(gè)月的R0＋Rc比4個(gè)月的有所減小，但還在同一數(shù)量級.但鋼筋表面，堿性保護(hù)層Rf在再堿化后4～10個(gè)月變化較大，減小一個(gè)數(shù)量級，而在10～13個(gè)月，堿性保護(hù)層比較穩(wěn)定.

圖7 再堿化后4個(gè)月和10個(gè)月的EISFig.7 EIS of 4months and 10months after realkalisation

表3 再堿化后等效電路元件值Tab.3 Values of the element in equivalent circuit after realkalisation

在文獻(xiàn)［1］中，7組碳化混凝土試件在恒壓條件下再堿化處理，圖9是自然環(huán)境下再堿化后試件的pH平均值.從圖9可以看出，在自然環(huán)境下，隨著時(shí)間的推移，再堿化后鋼筋周圍混凝土的pH降低幅度逐漸減小，并逐漸趨于穩(wěn)定.Andrade［20］模擬了再堿化的離子遷移試驗(yàn)，測試了再堿化后陰極電解液在一般大氣環(huán)境下pH的變化，結(jié)果表明，再堿化20d后，pH趨于平緩，最后降低到10.3.圖10是再堿化后陰極電解液pH變化圖.從文獻(xiàn)［1，20］中可以看出，再堿化后pH降低，但是經(jīng)過一段時(shí)間趨于穩(wěn)定.再堿化后，Rf隨著pH的變化而降低，但是在pH穩(wěn)定后，Rf穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)量級.R隨著Rf的變化而改變，當(dāng)鋼筋表面的堿性保護(hù)膜衰減時(shí)，導(dǎo)致腐蝕過程中傳質(zhì)電阻降低；當(dāng)堿性環(huán)境和Rf穩(wěn)定時(shí)，R也穩(wěn)定在同一個(gè)數(shù)量級.

2.3 極化曲線

圖11是電化學(xué)測量測得的再堿化前后碳化鋼筋混凝土的極化曲線，圖12是測得的弛豫前后鋼筋混凝土的極化曲線.從圖11可以看出，未經(jīng)弛豫而立刻測定的腐蝕電位Em仍然在高負(fù)位（－1100～－980mV），腐蝕電流密度Im也比再堿化前大.從圖12中可以看出，再堿化后4個(gè)月時(shí)，腐蝕電位有所回升，腐蝕電流密度有所下降，但是仍比再堿化前大.本文的2.1節(jié)解釋了再堿化后發(fā)生弛豫過程、腐蝕電位回升的原因.再堿化后生成的單質(zhì)鐵［18－19］，使鋼筋表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以腐蝕電流密度增大.

圖13是電化學(xué)測量測得的再堿化后4個(gè)月和10個(gè)月的試件的極化曲線比較，圖14是10個(gè)月和13個(gè)月的極化曲線比較.可以看出，4個(gè)月后的腐蝕電位有所正移，但是腐蝕電流密度有所上升.這是由OH－的反向擴(kuò)散引起的.但是再堿化結(jié)束后的10～13個(gè)月，腐蝕電位和腐蝕電流密度趨于穩(wěn)定，與EIS測試結(jié)果一致.

3 結(jié)論

（1）碳化混凝土經(jīng)長時(shí)間通電的再堿化處理，應(yīng)該在斷電后，放置一段時(shí)間，才能測量電化學(xué).

（2）再堿化過程中，陰極鋼筋處的電化學(xué)反應(yīng)消耗掉了氧氣，產(chǎn)生了大量的氫氣.再堿化后，由于氧氣進(jìn)入到混凝土交界面的過程比較緩慢，鋼筋鈍化膜生成較慢；而氫氣抑制了鋼筋表面鈍化膜的生成.因此，再堿化后，需要經(jīng)過弛豫，才能測試電化學(xué)，從而得到鋼筋表面狀態(tài)的真實(shí)信息.

（3）再堿化后，混凝土OH－濃度增加；但是由于OH－的反向擴(kuò)散，使鋼筋混凝土電化學(xué)性能衰減.經(jīng)過一定時(shí)間后，鋼筋混凝土交界面的H－濃度趨于穩(wěn)定.本試驗(yàn)條件下，試件再堿化結(jié)束放置10個(gè)月后，電化學(xué)性能趨于穩(wěn)定.

［1］屈文俊，熊焱，郭莉.碳化混凝土再堿化影響因素及其耐久性研究［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2008，11（2）：21.QU Wenjun，XIONG Yan，GUO Li.Influencing factor of realkalization technique for carbonated concrete and study of its durability［J］.Journal of Building Materials，2008，11（2）：21.

［2］Mietz J.Electrochemical realkalisation for rehabilitation of reinforced concrete structure［J］.Materials and Corrosion，1995，46（9）：527.

［3］蔣正武.碳化混凝土結(jié)構(gòu)電化學(xué)再堿化的研究進(jìn)展［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2008，22（2）：78.JANG Zhengwu. A review on the state－of－the－art of electrochemical realkalisation of carbonated concrete structures［J］.Materials Review，2008，22（2）：78.

［4］Odden L. The repassivation effect of electrochemic realkalisation and chloride extraction，in corrosion and corrosion protection of steel in concrete［M］.Sheffield：Academic Press，1994.

［5］Gerdes A，Wittmann F H.Evolution of pH value of the pore solution after realkalisation of carbonated concrete［J］.Journal of Building Materials，2003，6（2）：111.

［6］朱鵬.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)電化學(xué)修復(fù)技術(shù)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，2006.ZHU Peng.Research on electrochemical rehabilitation Methods for reinforced concrete structures ［D］.Shanghai：Tongji University.College of Civil Engineering，2006.

［7］郭莉.碳化混凝土再堿化修復(fù)技術(shù)的試驗(yàn)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，2007.GUO Li.Research on electrochemical rehabilitation methods for reinforced concrete structures ［D］.Shanghai：Tongji University.College of Civil Engineering，2007.

［8］熊焱.碳化混凝土結(jié)構(gòu)再堿化修復(fù)技術(shù)的試驗(yàn)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，2008.XIONG Yan.Experimental study on realkalization technique for carbonated concrete structure ［D］. Shanghai： Tongji University.College of Civil Engineering，2008.

［9］胡融剛，黃若雙，杜榮歸，等.氯離子侵蝕下鋼筋在混凝土中腐蝕行為的EIS研究［J］.物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2003，19（1）：46.HU Ronggang，HUANG Ruoshuang，DU Ronggui，et al.Study on corrosion behavior of reinforcing steel in concrete subjected to chloride contamination by EIS［J］.Acta Physico－Chimica Sinica，2003，19（1）：46.

［10］張大全，安仲勛，潘慶誼，等.嗎啉多元胺對混凝土鋼筋的阻銹作用［J］.材料保護(hù)，2004，37（8）：4.ZHANG Daquan，AN Zhongxun，PAN Qingyi，et al.Corrosion inhibition of morpholinium polyamine on reinforcing steel in concrete［J］.Journal of Materials Protection，2004，37（8）：4.

［11］Chen C T，Cahan B D.The nature of the passive film on ironⅢ：the chemi－conductor model and further supporting evidence［J］.J Electrochem Soc，1982，129（5）：921.

［12］何積銓，王誼梅.碳化混凝土再堿化的研究［J］.腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2008，20（4），286.HE Jiquan，WANG Yimei.A study on realkalization thchnique for carbonated concrete［J］.Corrosion Science and Protection Technology，2008，20（4）：286.

［13］Gonzalez J A，Cobo A，Gonzalez M N，et al.On the effectiveness of realkalisation as a rehabilitation method for corroded reinforced concrete structures［J］.Materials and Corrosion，2000，51（2）：97.

［14］牛林，陳慎豪.鐵電極在堿性溶液中的電極過程研究［J］.山東大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1990，25（4）：494.NIU Lin， CHEN Shenhao.Investigation for electroehc processes on iron in alkaline solutions［J］.Journal of Shandong University：Natural Science Edition，1990，25（4）：494.

［15］鄭靚，韋江雄，余其俊，等.電化學(xué)除鹽過程中鋼筋表面發(fā)生的電極反應(yīng)［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2009，39（7）：1190.ZHENG Liang，WEI Jiangxiong，YU Qijun，et al.Electrode reaction during electroche chemical chloride extraction ofreinforced concrete［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society，2009，39（7）：1190.

［16］史美倫，施弢.混凝土中鋼筋銹蝕測量的交流導(dǎo)納方法［J］.腐蝕與防護(hù)，1997，18（3）：23.SHI Meilun， SHI Tao. Acadmittance method for the measurement of corrosion of rebar in concrete［J］.Corrosion ＆Protection，1997，18（3）：23.

［17］熊焱，屈文俊，李啟令.碳化混凝土再堿化后的微觀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)研究［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，41（1）：11.XIONG Yan，QU Wenjun，LI Qiling.Tentative study on the realkalization of Carbonated RC on the micro－structure［J］.J.Xi’an University of Architecture and Technology：Natural Science Edition，2009，41（1）：11.

［18］張俊喜，楊吉，張鈴松，等.碳化混凝土再堿化過程中鋼筋在Ca（OH）2溶液中的電極過程［J］.腐蝕與防護(hù)，2008，29（9），507.ZHANG Junxi，YANG Ji，ZHANG Lingsong，et al.Electrode process of rebar in Ca（OH）2solution during realkalization of carbonated concrete［J］.Corrosion and Protection，2008，29（9）：507.

［19］Marcotte T D，Hansson C M，Hope B B.The effect of the electrochemical chloride extraction treatment on steelreinforced mortar part II：microstructural characterization［J］.Cement and Concrete Research，1999，29（10）：1561.

［20］Andrade C，Castellote M，Sarria J，et al.Evolution of pore solution chemistry，electro－osmosis and rebar corrosion rate induced by realkalisation［J］.Materials and Structures，1999，32（6）：427.