水泥混凝土结构和性能研究的新方法——交流阻抗谱法

交流阻抗谱方法是电化学领域中十分重要的研究方法 ,近几十年来得到了广泛深入的发展 ,并在材料科学的研究中得到应用。简要介绍交流阻抗技术的基本原理 ,并对其在水泥混凝土性能与结构的研究应用进行综述     

富锌涂层的耐蚀性能和评价研究

以有机富锌涂层为研究对象,采用室内加速腐蚀试验方法模拟带涂层钢结构在湿热大气环境下的腐蚀。利用交流阻抗测试技术的电化学方法研究电化学腐蚀失效过程,测得不同腐蚀时间涂层的交流阻抗图谱,对其阻抗数据进行解析,揭示涂层耐蚀性能的变化规律,并建立电化学参数涂层电阻与腐蚀时间之间的分析模型,利用高频相位角和低频阻抗值对涂层的耐蚀性能进行快速评估。通过对特征参数的分析,更加准确地得到了涂层在湿热环境下腐蚀防护性能的变化过程。     

探讨分子印迹电化学传感器对双酚A的检测

利用分子印迹技术(MIT),以双酚A(BPA)为模板分子,邻氨基苯硫酚(ATP)为功能单体,通过自组装和电聚合方法制备双酚A分子印迹聚合膜电化学传感器,采用循环伏安法和交流阻抗法进行表征,并用于双酚A的检测,该研究结果为电化学聚合法制备分子印迹聚合膜,根据功能单体与模板分子的相互作用正确选择功能单体提供了理论基础。     

矿物掺合料混凝土水化过程电化学阻抗参数变化试验分析

通过在普通混凝土中添加矿物掺合料,得到具有不同特性的混凝土试验样本,并利用电化学阻抗谱法,在混凝土不同龄期对这些试验样本研究了其水化过程中电化学阻抗参数的变化情况。研究结果表明,采用不同的掺合料后混凝土在电化学阻抗谱变化趋势方面并无明显改变,但采用矿物掺合料后能够形成更为致密的混凝土结构。在混凝土水化早期矿物掺合料会降低阻抗参数R_s、R_(ct)和σ,但在水化后期由于矿物掺合料的二次水化作用,会大幅提高阻抗参数。     

电化学方法测试混凝土钢筋锈蚀的研究

通过自腐蚀电位法、线性极化法和交流阻抗谱法三种电化学方法对历时10年以上的水下混凝土钢筋的锈蚀程度进行检测,并与初始钢筋的电化学参数进行对比分析。结果表明:旧、新钢筋的电化学参数变化明显,且旧/新钢筋的自腐蚀电位比值约为3~4,腐蚀电流密度比值约为40~60,极化电阻比值约为0.02;在交流阻抗谱图中,相对于新钢筋,旧钢筋在低频区明显收缩,容抗弧半径明显减小;旧钢筋因腐蚀造成的质量损失率在8%~9%,与电化学表征参数呈现正相关。     

交流阻抗谱法及其在岩石微裂纹检测中的应用

交流阻抗谱法可以检测各种固体、液体内部以及它们界面的束缚和移动电荷的动力学行为。文中介绍了建立在阻抗概念上的技术。利用CHI600A型电化学工作站,测试了不同物理状态下砂岩的阻抗谱。结果显示:砂岩的阻抗谱分为四段圆弧。通过对砂岩阻抗谱Nyquist曲线的分析,结合前人多孔介质交流阻抗谱的研究成果知道,岩石Nyquist曲线上不同频率段的圆弧表征岩石内部不同构造层次的电化学过程。其中高频弧是一段容抗弧,表征岩石的体积特征,包括岩样内部的空隙大小、空隙连通情况以及空隙尺寸的均匀程度等的阻抗特征;并选取高频容抗弧上表示岩石微观结构的指标对砂岩的阻抗谱进行分析,建立了Nyquist曲线上的相关参数和岩石微观结构的联系,为岩石微裂纹的检测提供了新思路。     

粉质黏土电化学阻抗特性

基于电化学阻抗在土体方面理论体系的不足,提出了用电化学阻抗谱(EIS)所拟合等效电路参数来表征土体结构和特性的方法。该方法通过测试粉质黏土在不同击实功、含水质量比、孔隙水中NaCl质量比和黏粒质量比下的电化学阻抗谱图,并利用Z-View软件拟合粉质黏土的等效电路,分析其等效电路参数与土体特性之间的物理意义。在含水质量比为9%时,粉质黏土的电化学阻抗谱呈现准Randles模型,随着其含水质量分数的增加、孔隙水中NaCl质量比的增大和黏粒质量比的降低,粉质黏土扩散阻抗消散,呈现非Randles模型。经等效电路模拟后发现:可以用其参数溶液电阻表征孔隙水的状态及特性;电荷转移电阻表征粉质黏土孔隙的连通特性;双电层电容表示粉质黏土内部孔隙离子浓度和土体电荷带电的综合特性;扩散阻抗则反映粉质黏土的密实度。表明所提出的方法可以形象衡量粉质黏土的物理性质,扩展了电化学阻抗在土体方面的研究。     

干湿循环条件下钢筋锈蚀的临界氯离子浓度

采用电化学交流阻抗谱研究了干湿循环条件下混凝土中钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,深入探讨了混凝土中钢筋锈蚀临界点的判断方法,分析了干湿循环时间比对临界氯离子浓度的影响.结果表明:借助电化学交流阻抗谱法能较为准确地判断钢筋锈蚀临界点;临界氯离子浓度随干湿循环时间比的增加基本呈增大趋势;临界氯离子浓度与干燥结束时混凝土的饱和度之间存在线性关系,且随着干燥结束时混凝土饱和度的增大而降低.     

含水量对酸性污染土电化学特性影响的试验研究

基于电化学阻抗谱在酸性污染土研究方面理论体系的不足,提出了运用电化学测试技术(EIS)来研究含水量对酸性污染土电化学特性影响的方法。通过对不同含水量下同一pH值的酸性污染土试样进行电化学测试和数据拟合,得出了Nyquist图、Bode图及等效电路参数。研究表明:含水量对Nyquist图的影响呈现为高频区曲线与阻抗实部的截距L随着含水量增大而减小,且高频区曲线圆弧直径D也随着含水量增大而减小;Bode图中阻抗模值在不同频率受含水量的影响呈规律性变化;含水量对酸性污染土的等效电路参数值的影响表现为溶液电阻、电荷传递电阻、扩散电阻的数值均随着酸性污染土含水量的上升而下降,而常相位角元件双电层电容参数值随着酸性污染土含水量的下降而上升。     

基于电化学阻抗谱的偏高岭土水泥性能研究

利用电化学阻抗谱、压汞法和抗压强度试验研究了偏高岭土(MK)水泥净浆从早期水化到养护28d的性能发展规律,分析了MK水泥净浆的电化学参数随养护龄期的变化规律,提出了1种同时考虑弥散效应和水泥净浆/电极界面扩散过程的等效电路模型,分析了电化学参数与抗压强度、孔结构参数的关系.结果表明:MK能够促进水泥净浆的水化进程;利用等效电路模型得到的MK水泥净浆电荷转移电阻R_(ct1)能够很好地反映MK水泥净浆的抗压性能;MK水泥净浆的孔隙率与电荷转移电阻R_(ct1)、高频区阻抗模数|Z|_1呈负相关关系.     

EIS法研究不同底漆涂层体系的抗腐蚀性

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了由4种常用底漆、环氧云铁中间漆和聚氨酯面漆复合而成的12种涂层体系的电化学腐蚀行为,考察了4种底漆的EIS在NaCl溶液浸泡过程中的演化,并以此比较底漆的防护性能,考察了2层复合涂层体系的阻抗大小以及3层复合涂层体系在浸泡不同周期后的EIS.结果表明:3层复合涂层体系的防护性能最好,2层复合涂层体系次之,单涂层体系最差,其中以环氧防锈漆3层复合涂层体系的防护性能最优;面漆和中间漆在涂层体系中起到了隔绝外界介质和保护底漆的作用;EIS可用于研究涂装体系的防腐性能.     

氯盐侵蚀混凝土结构延寿技术初探Ⅱ——混凝土中6种胺类有机物电迁移与阻锈性能

采用有机元素分析仪、快速氯离子测定法(RCT)、电化学阻抗谱法(EIS)和弱极化法,研究6种胺类有机物在混凝土中的电迁移能力、氯离子的排除情况及通电前后钢筋锈蚀的变化情况.结果表明:相同条件下,不同的胺类阻锈剂在混凝土中的电迁移能力和存留能力不同,且胺类阻锈剂种类对氯离子的排除影响不大;双向电渗技术的除氯效果比电化学的除氯效果弱,但双向电渗后钢筋附近混凝土孔隙液中阻锈剂的含量是氯离子含量(质量摩尔浓度)的2～7倍;双向电渗后混凝土保护层电阻增大,钢筋的锈蚀速度由通电前的电荷传递过程控制转变为氧气在混凝土中的渗透速度控制,钢筋的腐蚀电位显著提高,从而使钢筋的耐蚀性能得以提高.     

钢纤维砂浆界面过渡区的交流阻抗研究

利用交流阻抗谱对钢纤维砂浆界面过渡区进行研究.结果表明,随着龄期的增长,砂浆的总孔隙率下降,孔溶液电阻Rm不断升高.钢纤维/砂浆界面电阻Rint随钢纤维掺量的增大而增大,但其关系非线性变化,Rint随养护时间的变化在45 d前逐渐增大,45 d后基本不变.钢纤维砂浆界面的扩散阻抗系数随钢纤维掺量的增加、龄期的增长而增大.     

岩石的交流阻抗初步研究

通过不同岩石和岩样不同力学状态下的交流阻抗谱测试发现，岩石的交流阻抗谱结构完全相同，不同的岩石交流阻抗谱有一定差别，同一岩样相同物理状态下交流阻抗谱相对稳定，由此得出岩石的交流阻抗谱是岩石材料对交流电信号的反映。岩石的种类和岩样的物理状态与交流阻抗谱之间具有因果关系和线性函数关系，可以通过交流阻抗谱特征来研究岩石的物理性质。     

模型试验体力加载方法

介绍了模型试验的各加载形式，阐述了模拟体力的三种土工试验方法：离心模型试验、底摩擦模型试验和渗水力模型试验，探讨了这三种方法的原理、发展及存在的问题。     

水泥水化过程的电化学研究（Ⅱ）：硬化水泥浆体在直流极化下的交 …

应用在直流极化下的交流阻抗谱方法测定了水泥水化过程的复平面图,在此基础上上计算了各电路参数和水化过程的动力学常数,通过电路参数随水化时间的变化对水化机理进行了探讨。     

水泥水化过程的电化学研究(Ⅱ)--硬化水泥浆体在直流极化下的交流阻抗谱

应用在直流极化下的交流阻抗谱方法测定了水泥水化过程的复平面图,在此基础上计算了各电路参数和水化过程的动力学常数．通过电路参数随水化时间的变化对水化机理进行了探讨．