水泥土固化過程的交流阻抗分析.pdf

1、在實(shí)際工程中，常用水泥來加固軟弱土，這種方法有很多優(yōu)點(diǎn):可以就地取材，成本低廉，進(jìn)度快等。因此研究水泥土的固化過程及力學(xué)性能就十分有必要，之前對水泥土的研究?；诤暧^的試驗(yàn)方法，此法的設(shè)備復(fù)雜，投入較大，且很難對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。通過材料的電性能來研究材料的微觀結(jié)構(gòu)漸漸成為研究結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，把水泥基材料看作多孔的電化學(xué)體系，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化可以由電參數(shù)的變化反映出來，從而可以間接的反映出材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。但這種方法只是處在探索

2、階段，目前還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。
　　 本文針對現(xiàn)代土力學(xué)研究中對水泥土固化過程定量分析的困難，提出一種適用于研究水泥土固化過程的交流阻抗方法。以普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥為同化材料，采用常用的水泥摻入比和水灰比制作的水泥土為研究對象，通過室內(nèi)試驗(yàn)，對其整個(gè)固化過程進(jìn)行電學(xué)測試。根據(jù)測試出的阻抗參數(shù)，掌握交流阻抗參數(shù)隨著固化過程的基本變化規(guī)律，并對固化過程劃分階段。本研究將從根本上改變水泥土同化過程中定量測量的困難，大大提高可操

3、作性，真正實(shí)現(xiàn)定量分析，為以后將交流阻抗法推廣于水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和耐久性能的研究奠定基礎(chǔ)，因此具有重要的理論意義和明確的應(yīng)用。主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥土試塊的Bode圖具有相同的規(guī)律:阻抗值均隨著頻率的增加而減小。早期阻抗對頻率不太敏感，且阻抗值較小;7d和30d時(shí)的水泥土試塊先隨著頻率的增大迅速下降，到了1000Hz時(shí)，阻抗對頻率的變化就不再敏感，趨于穩(wěn)定;60d和90d時(shí)的水泥土試

4、塊在小頻率時(shí)的阻抗最大，但隨著頻率的增加，急劇減小。
　　 (2)普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥土試塊的頻率和電容的關(guān)系具有相似的規(guī)律:在低頻區(qū)域，不同齡期水泥土的電阻值有所不同，9h時(shí)的電容值最大，7d時(shí)的電容值最小;在高頻區(qū)域，電容值接近一致，到了1000Hz后，電容值幾乎相同，趨近于0。
　　 (3)水泥土試塊由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并不像理想的電化學(xué)模型一樣會出現(xiàn)Randles現(xiàn)象，而是出現(xiàn)準(zhǔn)Randles現(xiàn)象。<

5、br>　　 (4)水泥土在固化過程中發(fā)生的一系列物理化學(xué)變化，可以用阻抗參數(shù)的變化來反映。因此可以由水泥土的阻抗參數(shù)|Z|、Z'、Z"和θ隨齡期的變化來為水泥土的固化過程劃分階段。研究表明，采用交流阻抗方法可以將早期水泥土的固化過程分為三個(gè)階段:溶解期、誘導(dǎo)期和硬化期。
　　 (5)水泥土試件的阻抗參數(shù)Z和Z'與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度保持高度的相關(guān)性，說明用交流阻抗方法來間接反映強(qiáng)度的可行性，有望為工程提供一種無損檢測水泥土成品的簡便