氯离子条件下矿物掺合料混凝土的电化学阻抗谱研究

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发布时间：2022-03-27

资料介绍

对浸泡于清水和盐水中不同矿物掺合料的混凝土进行了电化学阻抗谱试验，分析了氯离子条件和矿物掺合料掺量对混
凝土阻抗参数的影响。研究表明：在相同矿物掺量的条件下，浸泡于盐水中混凝土试块的孔溶液电阻、水化电子进行电荷传递的
电阻、扩散阻抗系数均小于浸泡于清水中的试块，双电层电容大于浸泡于清水中的试块，常相角指数基本相同，说明浸泡于盐水
中的混凝土，氯离子扩散进入混凝土增加了孔溶液和 C—S—H凝胶的自由离子浓度，减小了孔溶液电解质的电阻和自由电荷在混
凝土孔结构中的扩散阻力，而氯离子的存在对混凝土的孑L结构特征影响不明显；在相同浸泡条件下，随着矿物掺量的增加，混凝
土的阻抗参数孑L溶液电阻、水化电子进行电荷传递的电阻、扩散阻抗系数和常相角指数呈增大趋势，双电层电容基本不变，说明
矿物掺合料降低混凝土孑L隙率，提高了混凝土密实度。
关键词：混凝土；矿物掺合料；氯离子；电化学阻抗谱；阻抗参数
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(20l4)07—0042—06
Study on properties of concrete w ith m ineral adm ixtures under chloride environm ent
by electrochem ical im pedance spect roscopy
WANGHuan，GONGJinxin，JIANGFengfiao
(Department ofCivilEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian 116024，China)
Abstract ： Electrochemical impedance spectroscopy tests were made to study the properties of concrete with the different mineral
admixtures and immerged in flesh water and salt water，and the effect of chloride ions and mineral admixtures on the impedance
parameters of concrete was analyzed．The results showed that，in the case of same adm ixtures amount，the impedance parameters，such as
resistance of pore solution，resistance to transfer the hydrated electron，coeffi cient of diffusion impedance of concrete in salt water are
smaller than those in flesh water，while the electric double layer capacitor of concrete in salt water was greater and the phase angle index
was substantially constant，indicating that the chloride ions diffu sed into the concrete in salt water and increase the flee ion concentration in
pore solution and C—S—H gel and reducing the resistance ofpore solution electrolyte an d the diffu sion resistance offree charge．Constant of
phase angle index showed chloride ions had no obvious influence on the pore structure of concrete．In the case of same immersion
condition，with the increase of mineral admixture content，the resistance of pore solution，resistance to tran sfer the hydrated electron，
coeffi cient of diffu sion impedan ce of concrete and phase angle index increase，while the electric double layer capacitor was substan tially
constant，indicating that the total porosity ofconcrete decreased and compaction ofconcrete enhan ced by added mineral admixture．
Key words： concrete；mineral adm ixture；chloride ion；electrochemical impedance spectroscopy；impedance parameter
0 引言
随着经济的发展，当今世界面临的资源短缺和环境保
护问题日益严峻。粉煤灰、矿渣等工业废渣作为混凝土的矿
物掺合料，这不仅是实现了材料的可持续使用，变废为宝，
减少了水泥的使用量；同时改善了混凝土的工作性能，提高
了混凝土的耐久性_l1。因此，深入研究粉煤灰、矿渣掺入后
对混凝土微观结构和性能影响，不仅能够促进粉煤灰、矿渣
的合理利用，对提高混凝土的工作性能也具有重要意义。目
前对掺入矿物掺合料混凝土的研究主要集中在掺合料对混
凝土宏观性能和力学性能的影响】，如渗透性、强度等，对
掺人矿物掺合料混凝土内部微观结构变化的研究较少，
收稿日期：2014—01-28
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对侵蚀环境下掺入矿物掺合料混凝土微观特性变化研究
更少。本研究通过对浸泡于盐水和清水矿物掺合料混凝土
阻抗谱参数的测量，研究了氯盐环境下矿物掺合料混凝土
的阻抗参数和内部微观结构变化，为矿物掺合料混凝土的
耐久性研究提供参考。
1 混凝土阻抗谱及阻抗参数的物理意义
电化学阻抗谱是研究材料细观结构和性能的重要工
具。混凝土作为一种多孔介质材料，可以看成是一种孔中存
在有电解质溶液的特殊电化学体系。在混凝土试块两相对
面放置惰性金属电极，可测量混凝土的电化学阻抗谱。根据
电化学阻抗谱的变化，可了解混凝土微观结构的发展和变