Возможности метода импедансной спектроскопии для оценки влияния мелкого заполнителя на механизм и схемы твердения цементного камня
Another Title
Possibility of impedance spectroscopy for evaluation of fine aggregate influence on mechanism and schemes of cement stone solidification
Bibliographic entry
Возможности метода импедансной спектроскопии для оценки влияния мелкого заполнителя на механизм и схемы твердения цементного камня / С. Н. Бондаренко [и др.]. // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2015. – № 4. – С. 33-52.
Abstract
Современные тенденции дорожного строительства предполагают использование цементо-бетонных материалов. Практика использования цементобетона показывает актуальность контроля и управления процессом твердения. В процессе формирования и эксплуатации цементобетонного конгломерата, составляющего основу дорожного покрытия, возникает необходимость мониторинга процесса твердения и разрушения. В качестве инструмента для решения данной задачи нами был предложен и опробован метод импедансной спектроскопии. Для проведения испытаний были изготовлены экспериментальные образцы цементобетона, в которых в качестве мелкого заполнителя использовался фракционированный кварцевый песок и гранитный отсев с размером частиц от 0,63 до 2,5 мм. Были получены зависимости сопротивления (импеданса) от частоты переменного тока для образцов различной природы и гранулометрического состава. Комплексную величину импеданса измеряли потенциостатом Gamry G300, а анализ спектров и расчет параметров эквивалентной схемы проводили с использованием программы EIS Spectrum Analyzer. Сравнение спектров импеданса изготовленных образцов цементобетона позволило выявить тенденции изменения параметров спектра при твердении и последующем контакте с влагой для образцов каждого типа. Установлена эквивалентная электрическая схема, характеризующая физико-химические процессы, сопровождающиеся переносом заряда в цементобетонном конгломерате. Показана возможность использования импедансной спектроскопии для решения ряда актуальных задач в области технологии цементобетона, в частности задач, связанных с использованием техногенных отходов (гранитных отсевов в качестве мелкого заполнителя), а также оптимизации минерального и гранулометрического состава цементобетонной смеси для дорожных покрытий. Развитие подхода к исследованию свойств цементобетонных материалов на основе анализа спектров импеданса позволит количественно характеризовать протекающие в них процессы, в частности процессы твердения коррозии бетона.
Abstract in another language
Modern tendencies of road building suppose application of cement concrete materials. Experience of cement concrete usage reveals importance of solidification control. Cement concrete conglomerate is the base of road cover. During the process of cement concrete conglomerate formation and exploitation solidification and corrosion processes monitoring is required. Impedance spectroscopy method has been proposed as an instrument for solution of the problem mentioned. The experimental samples of cement concrete were prepared, silica sand and granite chippings with particle size from 0,63 to 2,5 mm being used as a fine aggregate. The dependencies of resistance (impedance) on accurrent frequency were performed for samples of different nature and granulometric composition. The G300 potentiostat was used for measurement of complex impedance value. Impedance spectra analysis and equivalent electrical circuit parameters calculation was carried out using “EIS Spectrum Analyzer” program. Compare of impedance spectra of different type cement concrete samples enabled to reveal tendencies of spectrum parameters change during solidification and following contact with humid environment. We derived the equivalent electrical circuit that characterizes physical chemical processes accomplished by charge transfer in cement concrete conglomerate. The possibility of impedance spectroscopy employment for solution of a number of cement technology problems has been shown. These problems are concerned with utilization of industrial waste (e.g. granite chippings) and optimization of mineral and granulometric composition for road cover. Development of approach for cement concrete materials investigation based on impedance spectrum analysis enables quantitative characterization of such processes as concrete solidification and corrosion.