Возможности метода импедансной спектроскопии для оценки влияния мелкого заполнителя на механизм и схемы твердения цементного камня

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.