超高性能混凝土交流阻抗譜的測量、解析和應(yīng)用.pdf

1、交流阻抗譜(ACIS)作為一種電化學(xué)技術(shù)主要用于表征材料的電化學(xué)特性，從材料的電化學(xué)特性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系來了解材料的性能。由于阻抗測試的非破損性，從上世紀(jì)80年代被用于水泥基材料測試以來得到了廣泛的發(fā)展。本文研究了交流阻抗譜測試過程中的雜散阻抗校正方法，驗(yàn)證了超高性能混凝土交流阻抗譜的等效電路并用其分析了超高性能混凝土阻抗參數(shù)的變化。
　　基于交流阻抗譜測試時(shí)雜散阻抗的校正過程中導(dǎo)線及夾具等的放置位置，提出了一種雜散阻抗的參考校正

2、方法。結(jié)果表明，在15MHz的測試范圍內(nèi)，與不進(jìn)行雜散阻抗校正相比，養(yǎng)護(hù)3d和210d的超高性能混凝土試件阻抗譜擬合參數(shù)誤差分別可以達(dá)到69.61％和75.58％，與傳統(tǒng)的阻抗校正方法相比，擬合參數(shù)最大誤差分別可以達(dá)到50％和10.58％，而參考校正方法中的接觸阻抗和導(dǎo)線位置對校正結(jié)果影響很小，可以忽略。因此提出的參考校正方法可以很好地消除雜散阻抗的影響，為交流阻抗數(shù)據(jù)分析提供保證。
　　分別改變水泥基材料中基體組份石英砂細(xì)度和摻

3、量，阻抗譜會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)圓弧，表明石英砂細(xì)度、摻量和水化齡期均可改變基體微觀結(jié)構(gòu)，從而使基體和孔結(jié)構(gòu)的阻抗響應(yīng)發(fā)生分離。這說明砂漿試件本身是基體和孔結(jié)構(gòu)兩個(gè)基體特征，而R(RC)電路只能反應(yīng)一個(gè)界面，因此R(RC)電路不能被用于水泥基材料的阻抗分析中。將水膠比為0.15、0.30和0.45的水泥漿體試件分別浸泡在乙醇和自來水中，也會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)圓弧，表明改變孔結(jié)構(gòu)中孔溶液組成也可以促進(jìn)基體和孔結(jié)構(gòu)的阻抗響應(yīng)發(fā)生分離。分別用(R1C1)(R2C2

4、)和(R1C1(R2C2))電路對浸泡在乙醇中的w/c=0.45的水泥漿體試件阻抗譜進(jìn)行擬合，結(jié)果表明，用(R1C1)(R2C2)電路擬合得到的表征基體電阻的R2值小于表征孔電阻的R1值，與混凝土微觀結(jié)構(gòu)特征不相符，而(R1C1(R2C2))得到的擬合參數(shù)與混凝土微觀結(jié)構(gòu)符合良好，可用于超高性能混凝土阻抗譜的分析。
　　測試了超高性能混凝土的交流阻抗譜，并應(yīng)用驗(yàn)證的(RC(RC））等效電路對超高性能混凝土的阻抗譜進(jìn)行了解析。結(jié)果表

5、明，隨著鋼纖維摻量的增加，基體電阻R1和非連通孔電阻值R2逐漸減小，相對于不摻加纖維試件，摻加纖維后試件R1和R2均明顯減小。隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長，無論鋼纖維摻量多少，混凝土基體電阻R1均先增大后減小，且在56d時(shí)達(dá)到最大。基體電阻R1在水化3-56d的變化符合良好的線性增大關(guān)系。且隨著纖維摻量的增加，擬合曲線的斜率呈指數(shù)減小。除了摻加2％纖維的混凝土試件R2值一直增大外，其余試件R2值與R1值變化規(guī)律相同。不同纖維摻量混凝土試件非連通孔電

6、阻R2值在水化3-56d內(nèi)隨齡期有線性增大關(guān)系。且隨著纖維摻量增加，基體非連通孔電阻的增大速率呈指數(shù)減小。在水化3d、7d、14d和28d的不同纖維摻量的混凝土試件抗壓強(qiáng)度均隨著試件基體中非連通孔電阻R2值的增大呈對數(shù)關(guān)系減小。
　　隨著纖維摻量增加，超高性能混凝土基體常相角元件CPE1(Constant PhaseElement)值和非連通孔常相角元件CPE2逐漸增大。在水化3-14d和14-91d的不同纖維摻量混凝土試件基體C

7、PE1值隨齡期變化分別符合良好的線性減小和冪函數(shù)減小關(guān)系。基體非連通孔CPE2值隨齡期變化也符合良好的線性增長關(guān)系，CPE2值的增加速率與纖維摻量也符合良好的指數(shù)增大關(guān)系。
　　分別摻加不同形狀和長度的鋼纖維超高性能混凝土試件的阻抗參數(shù)隨纖維摻量和齡期變化基本相同。當(dāng)鋼纖維摻量大于1％時(shí)，摻加端勾型鋼纖維混凝土試件R1值大于摻加波浪型鋼纖維混凝土試件，且隨著纖維摻量的增加，增大幅度也逐漸增大。分別摻加兩種纖維類型的超高性能混凝土試