钢筋混凝土是一种在建筑行业中广泛使用的复合材料。然而，人们普遍认为需要减轻钢材的腐蚀，尤其是在海洋环境中的结构[1]、[2]。已知氯离子会通过孔隙网络迁移。当它们到达钢筋位置时，与混凝土接触的钢材表面形成的被动层的稳定性会受到影响[3]、[4]、[5]、[6]。其他一些因素也对被动膜有害，例如混凝土碳化[7]、[8]、[9]、[10]、混凝土孔隙率[11]、[12]以及混凝土保护层的厚度[13]、[14]等。此外，局部因素，包括原材料的矿物组成和施工不当，也可能加剧钢筋的腐蚀[15]。
考虑到混凝土行业约占全球二氧化碳排放量的7-8%，可以采取多种策略来降低腐蚀速率[16]。阴极保护、混凝土再碱化、涂层添加或抑制剂的使用是最常用的方法[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。使用低成本的防护添加剂对于延长混凝土结构的使用寿命至关重要。
抑制剂通常具有成本效益且易于使用。文献中有关于适用于混凝土修复系统中钢材的各种腐蚀抑制剂的综述[25]、[26]、[27]。在可以混入混凝土的无机抑制剂中，亚硝酸盐离子效果显著，并已得到广泛研究[9]、[26]、[28]、[29]。然而，由于它们可能会浸出并污染周围土壤或水体，最近的规定限制了其使用。
还提出了其他离子来抑制钢筋的腐蚀。已经研究了铬酸盐、磷酸盐、钨酸盐、柠檬酸盐和钼酸盐离子[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]、[37]、[38]、[39]、[40]。硅酸盐离子也显示出有希望的结果，因为它们成本低且毒性低[41]、[42]、[43]。
之前已经研究了硅酸盐离子作为混凝土加固材料抑制剂的效力，使用孔隙模拟溶液进行了实验[44]。结果表明，在存在硅酸盐离子的情况下，没有出现点蚀现象，腐蚀电流密度较低。此外，在含有抑制剂/氯离子比为1的溶液中浸泡60天后，未检测到局部腐蚀。电化学和表面分析表明，硅酸盐离子的存在导致形成了较薄的薄膜，其中富含Fe(II)物种。后续研究表明，硅酸盐离子也可以成功用于在恶劣环境中预处理钢筋以减缓腐蚀[45]。其他作者[46]报告称，在模拟被氯离子污染的混凝土的碱性溶液中，硅酸盐离子可以用作高强度预应力钢材的绿色腐蚀抑制剂，以抵抗杂散电流的影响。
相比之下，文献中有大量关于硅酸钠作为砂浆中的孔隙堵塞剂或密封剂的研究[47]、[48]、[49]、[50]、[51]、[52]、[53]、[54]、[55]、[56]、[57]、[58]、[59]、[60]、[61]。砂浆浆体的水化过程涉及铝酸钙（C₃S）的溶解以及钙硅酸盐水合物（C-S-H）和波特兰石（Ca(OH)₂）的沉淀[62]。硅酸钠可以与水化反应生成的波特兰石反应，生成更多的钙硅酸盐水合物。因此，预计砂浆的性能会有所改善，如降低渗透性、提高硬度和整体耐久性[47]、[48]、[49]、[50]、[51]、[52]、[53]、[54]、[55]、[56]、[57]、[58]、[59]、[60]、[61]。许多变量会影响硅酸盐作为有效密封剂的效果。例如，需要考虑硅酸盐离子的浓度[56]、SiO₂/Na₂O的比例[48]、[52]、[54]、[63]，以及密封剂在砂浆上的施加方式。浸渍或喷涂可能对砂浆性能产生不同的影响，这也取决于浸泡时间或涂层的数量。Jiang等人指出，用作密封剂的硅酸盐溶液的pH值应为13 ± 1[51]。只有在这种pH值下，硅酸钠才能与波特兰石反应，同时避免混凝土降解和钢材腐蚀。此外，低粘度的硅酸盐溶液（即低模量）有助于更好地渗透到混凝土孔隙中[51]、[54]、[63]、[64]。
基于这些结果，本研究旨在进一步评估硅酸盐离子作为抑制剂的效力，特别是对于嵌入砂浆中的钢筋在几个月内的效果。为此，评估了多种使用硅酸盐溶液抑制砂浆中钢材腐蚀的方法：在混合新鲜砂浆时用水替换、在砂浆固化后作为密封剂应用，以及在将碳钢棒加入砂浆之前对其进行预处理。
