基于电化学阻抗谱的偏高岭土水泥性能研究
发布时间：2021-10-29 10:48
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Rct1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Rct1、高频区阻抗模数|Z|1呈负相关关系.
【文章来源】：建筑材料学报. 2020,23(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
MK的XRD图谱
图1 MK的XRD图谱由图1可以看出,MK的衍射峰呈弥散状,为结晶态较差的过渡相.由图2可见,MK和水泥的中位粒径(D50)分别为1.75、14.26μm.
水泥基材料在水化过程中会发生电化学反应[9-11].这种电化学反应是发生在固/液界面上的氧化还原反应,是一个法拉利过程,具体包括传质过程(反应物在溶液中的迁移过程)和电荷传递过程(反应物在固体表面的吸附、反应、脱附过程).图3为水泥基材料电化学反应过程的典型电化学阻抗谱Randles型Nyquist图(Z′为阻抗实部,Z″为阻抗虚部).由图3可见该曲线由2部分组成:高频区为半圆形圆弧,该圆弧直径为电荷转移电阻(Rct),反映电荷传递过程;低频区为1条倾斜的直线,反映传质过程.水化24h内普通水泥净浆的Nyquist图如图4所示,其中高频区与Z″=0Ω水平轴的交点为孔隙溶液电阻R0.由图4可见:水化不超过 12h 时,普通水泥净浆阻抗谱非Randles型,而是在高频区出现了负电容,表明此时水泥净浆内部未发生电化学反应,高频区出现负电容是由阻滞效应所致[11];随水化时间延长,水泥净浆孔隙溶液电阻R0逐步增大,水化时间为15min、4h、8h和12h时,水泥净浆R0值分别为17.5、18.0、24.0、30.0Ω.研究表明,孔隙溶液电阻R0与水泥净浆离子浓度和孔隙率成反比,然而在水化早期,水泥净浆内部离子浓度变化甚微[8],因此,R0随龄期增长主要是由于水化产物占据水泥净浆内部空间引起孔隙率降低所致.由图4还可见,水化达到24h时,水泥净浆阻抗谱由非Randles型转变为Randles型.究其原因,主要是由于水泥水化过程中电化学反应只能在水化硅酸钙凝胶(C-S -H)表面发生,只有当水泥净浆内C-S -H凝胶量足够时电化学反应才能正常进行[12].水泥水化24h后,水泥净浆内已经积累了足够量的C-S-H凝胶,使水泥净浆内部电化学反应得以正常进行;同时,出现Randles型阻抗谱也说明水泥净浆内部不连通的孔道结构开始形成[9].
【参考文献】：
期刊论文
[1]羟乙基甲基纤维素影响水泥水化进程的交流阻抗研究[J]. 张国防,王培铭. 建筑材料学报. 2014(01)
[2]采用电阻率法研究水泥水化过程[J]. 魏小胜,肖莲珍,李宗津. 硅酸盐学报. 2004(01)
[3]水泥基材料水化过程的交流阻抗研究[J]. 张莹,史美伦. 建筑材料学报. 2000(02)
本文编号：3464519
【文章来源】：建筑材料学报. 2020,23(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
MK的XRD图谱
图1 MK的XRD图谱由图1可以看出,MK的衍射峰呈弥散状,为结晶态较差的过渡相.由图2可见,MK和水泥的中位粒径(D50)分别为1.75、14.26μm.
水泥基材料在水化过程中会发生电化学反应[9-11].这种电化学反应是发生在固/液界面上的氧化还原反应,是一个法拉利过程,具体包括传质过程(反应物在溶液中的迁移过程)和电荷传递过程(反应物在固体表面的吸附、反应、脱附过程).图3为水泥基材料电化学反应过程的典型电化学阻抗谱Randles型Nyquist图(Z′为阻抗实部,Z″为阻抗虚部).由图3可见该曲线由2部分组成:高频区为半圆形圆弧,该圆弧直径为电荷转移电阻(Rct),反映电荷传递过程;低频区为1条倾斜的直线,反映传质过程.水化24h内普通水泥净浆的Nyquist图如图4所示,其中高频区与Z″=0Ω水平轴的交点为孔隙溶液电阻R0.由图4可见:水化不超过 12h 时,普通水泥净浆阻抗谱非Randles型,而是在高频区出现了负电容,表明此时水泥净浆内部未发生电化学反应,高频区出现负电容是由阻滞效应所致[11];随水化时间延长,水泥净浆孔隙溶液电阻R0逐步增大,水化时间为15min、4h、8h和12h时,水泥净浆R0值分别为17.5、18.0、24.0、30.0Ω.研究表明,孔隙溶液电阻R0与水泥净浆离子浓度和孔隙率成反比,然而在水化早期,水泥净浆内部离子浓度变化甚微[8],因此,R0随龄期增长主要是由于水化产物占据水泥净浆内部空间引起孔隙率降低所致.由图4还可见,水化达到24h时,水泥净浆阻抗谱由非Randles型转变为Randles型.究其原因,主要是由于水泥水化过程中电化学反应只能在水化硅酸钙凝胶(C-S -H)表面发生,只有当水泥净浆内C-S -H凝胶量足够时电化学反应才能正常进行[12].水泥水化24h后,水泥净浆内已经积累了足够量的C-S-H凝胶,使水泥净浆内部电化学反应得以正常进行;同时,出现Randles型阻抗谱也说明水泥净浆内部不连通的孔道结构开始形成[9].
【参考文献】：
期刊论文
[1]羟乙基甲基纤维素影响水泥水化进程的交流阻抗研究[J]. 张国防,王培铭. 建筑材料学报. 2014(01)
[2]采用电阻率法研究水泥水化过程[J]. 魏小胜,肖莲珍,李宗津. 硅酸盐学报. 2004(01)
[3]水泥基材料水化过程的交流阻抗研究[J]. 张莹,史美伦. 建筑材料学报. 2000(02)
本文编号：3464519
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