电阻率法研究混凝土早期微观性能.pdf

洪天从等 ： 电阻率法研究混凝土早期微观性 能 电阻率法研 究混凝土早期微 观性能 洪天从 ， 金南国 ， 傅兴有 ( 1 浙江大学建工学院土木 r - 程系 杭 州3 1 0 0 5 8； 2 宁波象 山宏鑫混凝土有限公 司 。 浙江宁波3 1 5 7 0 6) 【 摘要】 利用非接触电阻率仪器， 设计了一种新型的测试混凝土水泥水化和密实度变化的装置。试验对 w c 0 3 5和 0 5 3混凝土 1 2 h ， 1 8 h ， 1 d ， 3 d ， 7 d龄期进行测试， 试验结果发现 w c 越低， 混凝土电阻率越高， 早期水化 越快， 密实度也越高。并通过试验得出了混凝土界面过渡区在 3 7 d形成和扩展， 且 w c 越高， 界面过渡区对混凝 土渗透性影响越大。 【 关键词】 非接触； 电阻率； 水泥水化； 密实度； 界面过渡区 【 中图分类号】 1 3 3 5 2 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 0 1 0 2 S TUDY oN THE EARLY- AGE M I CRO- PROP ERT S OF CONCRETE US I NG EL ECTRI CAL RES I S T r I Y M ETHoD HONG T i a n c o n g ，J I N N a n g u o ， F U Xi n g y o u ( 1 D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， Z h e j i a n g U n i v ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ，C h i n a ； 2 N i b o X i a n g s h a n C o n c r e t e C o ， L t d ， z h e j i a n g N i b o 3 1 5 7 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h i s p a p e r ，a n e w d e v i c e wa s d e v i s e d t o me a s u r e t h e c e me n t h y d r a t i o n a n d c o mp a c t - n e s s o f c o n c r e t e b a s e d o n n o n c o n t a c t i n g e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y me a s u r e me n t i n s t r u me n t T h e c o n c r e t e s o f w c 0 3 5， 0 5 3， wh o s e c u ri n g t i me r e s p e c t i v e l y wa s 1 2 h，1 8 h，l d， 3 d， 7 d， we r e s t u d i e d T h e e x p e fi me n t s s h o w tha t ，a s w c b e c o me s l o w e r ，t h e e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y a n d c o mp a c t n e s s o f c o n c r e t e t u r n h i g h e r ，a n d the c e me n t h y d r a t i o n g e t s f a s t e r ；t h e r e s u l t s s h o w tha t i n t e r f a c e t r a n s i t i o n z o n e o f c o n c r e t e i s f o r me d a n d e x t e n d e d d u ri n g 37 d o b t a i n e d；the h i g h e r w c i s ，t h e mo r e I T Z S i n fl u e n c e o n c o n c r e t e s p e r me a b i l i t y i s Ke y wor ds： n o n c o n t a c t i n g；e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y；c e me n t h y d r a t i o n；c o mp a c tne s s；I T Z 利用非接触电阻率仪器测量水泥基材料的电阻率， 因 其取消了电极， 彻底解决了传统方法的接触问题 ， 具有精度 高， 方便快捷 ， 并能连续测量混凝土随水化过程电阻率的变 化 。因非接触电阻率仪器具有很高的灵敏度 ， 文中改 装非接触电阻率仪器 ， 将模具的一端放置一块 1 8模具大小 的混凝土试件 ， 然后倒入 1 mo l L的盐溶液， 观察盐溶液在 混凝土试件内部流通时电阻率变化情况 ， 得到有关混凝土 内部水泥水化和密实度变化的情况。 1 试验原材料 表 1 试验配合比 k g m 类高性能减水剂， 水为自来水。试验配合比如表 1所示。 2 试件制备 搅拌好混凝土后 ， 倒人事先按 1 8圆环弧度大小分隔好 的模具当中( 模具尺寸如图 1所示) ， 用橡胶锤轻敲模具的 侧壁， 使得混凝土密实， 然后盖上保鲜膜， 防止水分蒸发， 将 试样放入标准养护室。 初 图 1 N C E R M工作原理示意图 水泥为9 7 3课题所用、 满足波特兰 I 型水泥， 强度等级 。 为 5 2 5。细骨料采用河砂 ， 细度模量为 2 52 6 。粗骨料 3 新型渗透装置及原理 采用 5 2 0 m i l l 连续级配的碎石。减水剂为苏博特聚羧酸 文中所用无接触电阻率测定仪工作原理示意图如图 1 基金项 目 国家重点基础研究发展计 划( 9 7 3计划 ， 编号 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 0) ； 国家 自然科学基金项 目( 编号 5 1 1 7 8 4 1 3 ) 2 低温建筑技术 2 0 1 2年第5 期( 总第 1 6 7期) 所示 ， 根据变压器原理， 变化的电场在铁芯中形成变化的磁 场 ， 变化的磁场又能产生变化的电场 ， 于是在次级线圈一待 测试样中形成环形电压 ， 在试样中电流已知情况下( 由小电 流渗流计测得) ， 试样电阻很容易根据欧姆定律计算得到。 再由公式P= - 7 - ， 试件电阻率便可得到。 4 试 验过程 试验条件： 混凝土试件 自浇筑后即放入养 护室 ( 湿度 9 5 ， 温度 2 0 。 ) 养护， 试件为 I 8圆环大小 ， 溶液为 1 m o l L 的盐溶液。试验时试件与环壁接触的地方涂抹凡士林。 用 以防止溶液从试件与环壁之间渗入， 使得溶液只能从试件 两横截面渗入。在溶液尚未倒人圆环就开始测试 电阻率 ， 由此测出的电阻率变化反应溶液在混凝土内部渗透形成通 道的过程， 以及水泥继续水化的过程。 5 试 验结果和讨论 盐溶液倒入模具混凝土电阻率变化曲线如图 2所示， 在盐溶液尚未倒入模具当中的时候 ， 电阻仪处于空载状态。 随着盐溶液开始倒人模具 ， 在模具内形成一个联通的路径 ， 电阻率急剧下降 ， 在溶液倒满模具后， 电阻率即稳定在一个 很低的水平 ， 说明了标准养护试件内部含有 自由水， 盐溶液 一 倒入即与试件内部的水分相联通。但是随着时间的增 长， 联通的通道慢慢增多， 与此同时， 混凝土内部水泥也在 发生水化反应， 混凝土密实度在增加， 不同水灰比和不同龄 期的试件， 其 之后 的电阻率发展形势 也不 同， 具体分 析 如下 ： 0 3 5 P C、 0 5 3 P C试件测试过程电阻率变化曲线如图 3 、 图4所示， 图中为了更好的显示电阻率变化情况， 将盐溶液 倒入模具中电阻率急剧下降的一段( 图2所示) 去掉。 目 垂 脚 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 时间， 目 图2 盐溶液倒人模具过程中电阻率的变化 曲线 由图 3 ( a )可以看出， 龄期为 1 2 、 1 8 、 2 4 h试件电阻率下 降到最低点之后 ， 又开始逐渐升高。说明盐溶液进入试件 后 ， 水泥继续发生水化反应 ， 混凝土密实度增加， 试件内部 的自由水含量降低 ， 离子含量随着减少 ， 这个过程的速率大 于溶液在混凝土 内部的渗透过程 ， 故导致混凝 土电阻率 升高。 由图3 ( b )可以看出， 到龄期3 d时， 试件的电阻率下降 到最低点之后维持稳定。说明此时混凝土内部由水泥水化 反应导致的密实度增加与溶液渗透相平衡， 故电阻率维持 稳定。到龄期 7 d时， 试件电阻率急剧下降后 ， 又有一个缓慢 的下降过程 ， 说明此时密实度增加导致 的电阻率升高已经 赶不上渗透量增加而导致的电阻率下降。 由图 5可知 ， 3 d龄期试件电阻率急剧下降之后有较小 萎 脚 署 时间 mi n ( a ) 量 脚 时间 mi n ( b ) 图3 w c 0 3 5 试件电阻率变化曲线 时间 m i n 时间 ra i n 图4 w c 0 5 3 试件电阻率变化曲线 幅度的下降， 但总体维持平稳， 说明此时渗透造成的电阻率 下降与水化反应造成的电阻率上升基本平衡。到了 7 d 龄 期 ， ， 其初始电阻率( 2 2 f m) 高于 3 d龄期( 8 f l m) ， 说明 7 d 龄期试件密实度较大， 一开始进入试件内部的溶液量较 少。但之后电阻率有较大幅度的下降， 并且稳定后电阻率 ( 5 Q m) 低于 3 d电阻率 ( 7 5 1 1m) ， 说明 7 d龄期水泥水 化反应速度远低于 3 d龄期 ， 也说明了3 7 d龄期混凝土界 面过渡区开始形成并扩展， 界面过渡区的出现带来较大孔 隙率和微裂缝 J ， 导致溶液进入试件内部的量较大， 使得混 凝土电阻率下降。而对 比图 3 ， 0 3 5 P C T d电阻率没有大幅 度下降， 说明界面过渡区对 w c 较小的混凝土影响小。 6结语 ( 1 ) 非接触电阻率仪具有很高灵敏度， 创新性地用非 接触电阻率仪器来测试混凝土水化和密实度的变化情况。 ( 2 ) w c 越低 ， 混凝土电阻率越高， 早期水化越快 ， 密 实度也越高。 ( 3 ) 界面过渡区在 3 7 d 形成和扩展 ， w c 越大 ， 界面 过渡区对混凝土渗透性能影响越大。 参考文献 1 L I Z o n g - j i n ，L I We n - l a iN o n c o n t a c t i n g m e t h o d f o r r e s i s t i v i t y m e a s u r e m e n t o f c o n c re t e s p e c i m e n z U S P a t e n t( u s 6 6 3 9 4 0 1 ) 2 Z H A N G J i e M i c r o s t r u e t u re s t u d y o f c e m e n t i t i o u s m a t e r i a l s u s i n g r e s i s t i v i t y m e a s u r e m e n t D T h e H o n g K o n g U n i v e r s i ty o f S c i - e n c e a n d T e c h n o l o g y 。2 c lo 8：1 1 21 3 5 3 B E N S T E D J ， B A R N E S 水泥的结构和性能 M 廖欣译 北京： 化学工业出版社， 2 0 0 9 ： 1 3 2 1 3 8 收稿日期】 2 0 1 2- 0 1 0 9 作者简介】 洪天从( 1 9 8 7 一) ， 男， 福建泉州人， 硕士， 研究方 向： 混凝土微观结构 。 一 O O 0 O O O 瑚瑚m o