分析 了电化学阻抗谱 的基本原理 ，对水灰 比为 0．4、0．5、0．6的混凝土进行 了电化学阻抗谱试验，研究了混凝土中水泥浆
体的水化反应进程 ，比较 了不 同水灰 比和不同龄期混凝土的电化学阻抗谱图的变化 ，得到阻抗参数与混凝土细观结构参数的关
系。研究表明，随着混凝土水泥水化龄期的增长和水灰比减小，孔溶液电阻 R。、水化电子进行电荷传递的电阻 尺 和扩散阻抗系数
不断增加，双电层电容 c 基本不变 ，表明混凝土的总孔隙率 、平均孔径不断降低 ，结构逐渐致密。
关键词 ： 混凝土 ；水泥水化 ；电化学阻抗谱
中图分类号 ： TU528．01 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2013)10—0044—05
Study of hydration process of concrete by electrochem ical im pedance spect roscopy
GONG Jinxin．ZHANG W en
(School ofCivilEngineering，FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian 116024，China)
Abstract ： The basic principle of electrochemical impedance spectroscopy was analyzed，electrochemical impedan ce spectroscopy tests
were m ade on concrete specim ens w ith water—cem ent ratio of 0．4，0．5 and 0．6，and the process of the hydration reaction of th e cem ent slurry in the concrete was studied．Then th e discrepan cy ofthe electrochem ical im pedance spectra for different concrete was compared，and th e
relationship between the impedance parameters and the concrete meso—structure param eters was obtained．The results showed that the resistance of the pore solution Rs，resistance to tran sfer the hydrated electron Rd an d the coeffi cient of diffusion impedan ce continually in—
crease with the increase of age of cement hydration an d decrease of cement ratio，an d the electric double layer capacitor was substantially
constant，indicating that the concrete total porosity and average pore diam eter continuously decreased and the structure becam e compact．
Key w ords： concrete；cement hydration；electrochemical impedance spectroscopy
0 引言 1 电化学阻抗谱基本理论
自从荷兰物理化学家 Sluyters开创 了电化学阻抗谱以
来 [1_ ，该方法 已在各不 同领域得 到广泛 应用 。近年在 水
泥基材料特性 、钢筋锈蚀研究 方面取得 了很多 的成果 ，包
括水 泥净浆 、砂浆 中水 泥水化 过程 、粉煤 灰火 山灰 活性
等 的阻抗 谱研究 ，混凝 土力学性能及混凝土 中钢筋锈蚀 、
地铁 中的杂散 电流腐蚀 的电化学阻抗谱研究等【 。水泥
水化 过程是混凝土 物理 和力学性能发展 的关键 ，目前 的
电化学 阻抗谱研究主要集 中在水泥净 浆 、砂 浆方 面 ，对混
凝 土 中水泥水化 过程和孔 隙结构 的研究较少 ，而 由于粗
集料 的加 入 ，形成粗集料 ／水泥浆体界面过渡 区 ，引起 了
整 个 电化学 阻抗谱 图 和阻抗参数 的变 化[3]。本试 验通 过
对 混凝土 中水 泥水 化过程 的电化 学阻抗谱 的研 究 ，分 析
水 灰 比、水 化龄期对混凝 土水 化过程 的影 响以及混凝 土
细观结构 阻抗参 数 的变化 ，从而进一步 了解 混凝土 中水
泥的水化过程 。
收 稿 日期 ：2013-04—16
基金项 目：国家 自然科学基金重点项 目(90815027)
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1．1 等效电路及电化学阻抗谱
电化学 阻抗谱是对一个样品在不同频率下施加小振
幅的正弦交流电压 ，测量其正 弦交变 电流 ，进而计算得到
电化学参数 。在电化学 中，电压与电流的比值称为该样品的
阻抗 ，反映 了样品对所施加的电压呈 现出的电阻(阻抗 的
实部 )和 电抗 (阻抗 的虚部 )的复合特性。随着 频率 的变化
可测得一系列阻抗数据 ，这种随频率而变的阻抗数据的集合
称为阻抗谱 。一般用复数 z(∞)来表示电响应的频率特I生：
Z( )=Z ( )一 Z”(∞) (1)
式中：Z，——阻抗的实部 ；
— — 阻抗的虚部 ；
— — 虚数单位 ；
∞——角频率，∞=2 (厂为频率)；
l ——幅值 ，l =、／z， 。
从式(1)可以看 出阻抗矢量是随角频率的变化而变化
的。在阻抗谱的实际应用 中，一般把物质或系统的电过程用

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