Исследование процесса твердения цементобетонного конгломерата методом импедансной спектроскопии = Investigation of Cement Concrete Conglomerate Solidification Process by Impedance Spectroscopy Method

Abstract

Одним из перспективных направлений в обеспечении сохранности и увеличения сроков службы дорожных одежд является строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Современные тенденции обеспечения качества дорожного строительства предусматривают необходимость контроля и управления процессами твердения и последующего разрушения материала при формировании и эксплуатации цементобетонного конгломерата, составляющего основу дорожного покрытия. Актуальность мониторинга процессов формирования и разрушения цементобетонных материалов показывает и многолетняя практика эксплуатации автомобильных дорог на их основе. В качестве инструмента для решения данной задачи предложен и опробован метод импедансной спектроскопии. Для проведения испытаний изготавливали экспериментальные образцы цементобетона, в которых в качестве мелкого заполнителя использовали фракционированный кварцевый песок и гранитный отсев с размерами частиц от 0,63 до 2,50 мм. Изучены зависимости сопротивления (импеданса) от частоты переменного тока для образцов различной природы и гранулометрического состава. Комплексную величину импеданса измеряли с использованием потенциостата Gamry G300, а анализ спектров и расчет параметров эквивалентной схемы проводили с помощью 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 связанных с применением техногенных отходов (гранитных отсевов в качестве мелкого заполнителя), а также оптимизации минерального и гранулометрического составов 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 твердение и коррозию бетона.