电学无损检测法用于研究水泥基材料的早期水化

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1、检验与认证电学无损检测法用于研究水泥基材料的早期水化Electricalnondestructivetestingmethodfortheearlyhydrationofcementbasedmaterials程彦程杰(衢州康平建设工程检测有限公司，浙江衢州324000)摘要：水泥基材料早期形态的复杂性与多变性给研究者带来一定的困难，无损检测法可在不破坏样品的情况下进行连续观测，给研究者们提供了新的手段。本文对国内外电学无损检测法用于水泥基材料早期水化研究的进展情况进行了分类介绍，并作了综合性评价。关键词：无损检测法；水泥早期水化；电学Abstract：Theea

2、rlycement-basedmaterialshavecomplexandmutativeproperties,andtheyintroducedifficultiestotheresearcher.TheNon-DestructiveTesting(NDT)methodcandoacontinuingobservationwithoutdestroyingthesample,soitprovidesnewmethodstotheresearcher.Inthisarticle,thedevelopmentoftheelectricalNon-Destructi

3、veTestingmethodsusedinearlycement-basedmaterialsresearchingareclassifiedintroduced,andanintegratedevaluatingarealsomade.Keywords：Non-DestructiveTesting(NDT)；cementearlyhydration；electrics中图分类号：TQ172.1文献标识码：B文章编号：1003-8965（2013)04-0006-041简介图3、图4）：水泥基材料在水化过程发生着一系列复杂的物理、化学变化，其形态由液态依次转变成

4、固液态和固态，同时[1]由粘性体转变成粘弹性体，而这些转变一般在加水后的短时间内完成，并对水泥基材料以后的各种性能产生影响，国际性的研究项目ImprovedProductionofAdvancedConcreteStructure(IPACS)，共投入3455万欧元，用于混凝土的水化硬化机理、体积变化和早期力学性能研究。水泥基材料早期形态的复杂性与多变性往往使研究者们束手无策，人们尝试用各种方法对其进行研究、观测，相比图1用于等效电路模拟的水泥水化层状模型于一些需将样品做特殊处理的方法，无损检测法(Non-DestructiveTestingmethod,NDT)

5、因能在不破坏样品、不影响水化、且在大体积的情况下对水泥基材料的水化进行连续观测，而越来越受到国内外研究者的重视。2电学无损检测水泥基材料导电能力的变化是物理作用与化学作用综合作用的结果，其早期的导电能力变化主要受化学作用图2浆体的功能基元模型图控制（离子的溶出、消耗），后期的变化主要受物理作用控制（孔隙率的减少）；因此，可通过浆体导电特性随时间的变化，研究导电特性与凝结时间、强度、温度、孔隙率、水化程度、离子浓度等的关系。当在水泥基浆体的两端施加电场时，水泥颗粒的表图3模型的等效电路图面便会被极化，电荷在颗粒表面聚集，形成双电层，产生了电容效应，同时溶液和颗粒都看

6、成是电阻。因此浆体内部的电荷传递实际是依靠颗粒和溶液的电阻，以及固相与[2]液相界面之间的电容完成的。Ping.Gu在与我国学者吴忠伟交流时提出了以下的浆体导电模型（见图1、图2、图4简化的等效电路图6检验与认证阻抗ZL计算如下：ZL=RS+L+1/(1/RINT+jωCINT)相应的RC参数如下：RS+L=n(RS+RL)RI=2nRINTCI=CINT/2n那么整个水泥浆体(m层平行排列)的总阻抗计算如下：1/Ztotal=1/ZL1+1/ZL2+……+1/ZLm如果每一层是同样的：1/Ztotal=m/ZLZtotal=ZL/m[11]整个水泥浆体的总阻抗可

7、等效于图10一样简化的等图7水泥水化过程中的电导率和温度变化曲线效电路。1982年，F.D.Tamas等用3KHz的交变电场研究了水泥、熟料以及熟料单矿物电导率随时间变化的特性。研究发现大部分水泥水化时电导率会出现两个峰值，第一个峰值发生在1~3小时左右，第二峰值发生在6~10小时左右，且两个峰的明显程度及时间随石膏掺量和外加图5水泥浆体水化的简化等效电路剂品种及掺量有关。Tamas认为第一个峰与水泥矿物的该功能基元的阻抗为：溶解有关，而第二个峰可能与AFt转化成AFm有关。随Z=R+1/(/1R+jωC)后，Tamas在原来研究的基础上，联合两个实验室，用LS+

8、LINTI