灰土电化学阻抗谱（EIS）与力学性能的试验研究.pdf

《灰土电化学阻抗谱（EIS）与力学性能的试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第l5卷第l8期2015年6月科学技术与工程Vo1．15No．18Jun．20151671—1815(2015)18-0078—08ScienceTechnologyandEngineering⑥2015Sci．Tech．Engrg．建筑技术灰土电化学阻抗谱(EIS)与力学性能的试验研究王帅韩鹏举申博著任超(太原理工大学建筑与土木工程学院，太原030024)摘要在电化学体系研究和分析中，电化学阻抗谱的拓扑结构是一项十分重要的内容。把灰土的的电化学阻抗谱性质和其抗剪强度指标联系起来，可以得出一定关系，这为灰土的力学性能测试提供一个新的方式和途径。通过对不同龄期的灰土电化学测试，得出

2、Nyquist图和Bode图，用相应的等效电路模拟其电化学阻抗谱并得出其参数；结合灰土的内部反应机理，分析参数变化过程，以及与相应龄期灰土抗剪强度指标的关系。试验结果表明：灰土的硬化过程可以分为前期和相对稳定期；其阻抗谱在前期呈现准Randles模型，相对稳定期呈现非Randles模型；通过等效电路模拟，得出其电路的参数：灰土溶液电阻R。、灰土内部双电层CPE、电荷转移电阻R以及扩散阻抗。随着龄期的增长，尺、R。、Z在不断增大，CPE不断减小；通过灰土内部反应机理与等效电路参数的分析，灰土的黏聚力C、内摩擦角可以用参数O／，表示出增长的关系。关键词电化学阻抗谱拓扑结构Nyquis

3、t图Bode图等效电路中图法分类号TU41l；文献标志码A石灰是一种资源极为广泛的廉价建筑材料，也能等，取得了一定的重要成果J。灰土本身就可以是在土木工程中使用较早的胶凝材料之一，用其改看成一种特殊的电化学体系，和混凝土、水泥结构相善和增强土的性能，并取得了良好的经济效益。早似，在一定条件下也是一种特殊的线性动态系统，因在秦朝以前石灰就被人类使用，主要是在版筑夯土而研究电化学阻抗谱方法可以直接移植到灰土材料墙和地基中使用；到隋唐五代时期石灰的应用就已性能的研究当中。换言之，可以用电化学阻抗谱法达到了熟练的程度。目前灰土大量用于处理湿陷性来研究灰土的强度以及加固机理。黄土地基、非饱

4、和土杂填土地基及淤泥和淤泥质土电化学阻抗谱的研究主要是对阻抗谱整个频域地基；并且对灰土的加固机理、微观反应机理和强度内Nyquist图和Bode图的拓扑性质的研究，即上述的分析进行了研究，取得了一些重要的成果

5、I14J。图形的形状和曲线的走向，也即其拓扑结构J。通表征灰土抗剪强度及反应机理主要依靠剪切实验、过对灰土阻抗谱拓扑性质的研究来表征其反应机载荷试验、化学微观分析等，有些还在依赖于工程经理，并用等效电路来拟合其阻抗谱，用其参数来表征验；那么是否还能用其他方法来表征灰土这方面的其抗剪强度指标。特性是一个值得研究和关注的问题。1EIS简介电化学阻抗谱(EIS)是用于研究电化学中

6、线性电路网络频率响应特性的一种测量方法，同时也是1．1EIS原理研究材料微观结构和性能以及化学反应机理的重要电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电工具。其应用最多的体系为电化学体系。近年来，位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法。基于史美伦和曹楚南等以及国外学者利用电化测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每学阻抗谱的方法研究水泥的水化过程、混凝土中钢个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压(或电流)对i贝0得的信号电流(或电压)的相位筋的锈蚀和混凝土的渗流结构、耐久性以及力学性移及阻抗的幅模值，从而得出电化学阻抗谱图形：2015年1月28日收到国家自然科学基金(5

7、1208333、51078253)；Nyquist图和Bode图。所涉及的参数有阻抗实部山西省自然科学基金(2014011036—1、2014131019)和(Z)和虚部(Z)、阻抗幅模(IzI)和相位角(0)以太原理工大学优秀青年基金(TYUT2014YQo17)资助及角频率(to)等变量。其阻抗z()一般用复数来第一作者简介：王帅(1991一)，男，硕士研究生。研究方向：岩土表示与地下工程、电化学等。E—mail：wangshuaian自un@foxmail．con。Z()=Z()一jz”()(1)18期王帅，等：灰土电化学阻抗谱(EIS)与力学性能的试验研究79IZI=~／

8、(z)+(Z”)(2)阻抗可用电荷传递阻抗R和扩散过程阻抗z。串联表示。根据电化学体系的不同，扩散阻抗分为式(2)中Z为阻抗实部；Z阻抗虚部；为角频率，平面电极的半无限扩散阻抗(Zw)、平面电极的有限=2竹厂(为频率)；j为虚数单位，j=一1；Izl为阻．层扩散阻抗(Z。)、平面电极的阻挡层扩散阻抗抗幅模值。(Z)和球形电极的半无限、有限层以及阻挡层扩散Nyquist图是以阻抗实部和虚部所做的图，是最阻抗’。常用的阻抗数据表示形式，对组成等效电路的不同对于水泥、混凝土等胶凝材料的