一种水泥基材料干燥深度测试方法技术

本发明专利技术适用于材料测定或分析领域，提供了一种水泥基材料干燥深度测试方法，包括以下步骤：制作水泥基材料试样；对所述水泥基材料试样进行干燥；对所述水泥基材料试样进行电化学阻抗谱测试，确定阻抗谱测试数学模型，然后确定其电阻率；确定所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型。本发明专利技术提供的水泥基材料干燥深度测试方法，考虑了电阻率变化对数学模型的影响，通过对电化学参数的规律变化来反映和推算水泥基材料的干燥深度，不仅提高了精确度，而且节省了大量的测试人力、时间和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料测定或分析领域，尤其涉及一种水泥基材料干燥深度测试方法。
技术介绍
水泥基材料包括水泥净浆、水泥砂浆、水泥混凝土和钢筋混凝土及其制品；由于水泥基材料性能优异、廉价易得，在工程中得以广泛应用。受使用环境作用，水泥基材料在成型后，大部分情况下都处于从外部向内部进行干燥的状态，而干燥程度及深度对其性能有重要的影响。例如，表面被干燥后，导致表面出现开裂、起皮等现象，从而影响结构耐久性。因此，对水泥基材料的干燥深度进行研究具有十分重要的意义。然而，目前的水泥基材料干燥深度的测试方法大多为有损测试，需将水泥基材料破损后才能进行干燥深度的测试。这种测试方法比较麻烦，需要花费很多人力和时间，测试效率比较低，而且不能进行连续跟踪测试。此外，现有的采用电化学阻抗谱对水泥基材料进行的无损测试工作，并未对干燥深度进行计算，并且都将水泥基材料当做电导均匀的个体，并没有考虑水泥基材料试样内部电阻率可能发生的变化对数学模型的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种水泥基材料干燥深度测试方法，旨在做到考虑电阻率变化对数学模型的影响的同时，对水泥基材料干燥深度进行测试。本专利技术是这样实现的，一种水泥基材料干燥深度测试方法，包括以下步骤：制作水泥基材料试样；对所述水泥基材料试样进行干燥；对所述水泥基材料试样进行电化学阻抗谱测试，确定阻抗谱测试数学模型，然后确定其电阻率；确定所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型；所述确定阻抗谱测试数学模型包括：将所述水泥基材料试样从外表面开始，分为电极浸湿区、未浸湿干燥区及未受干燥影响区，其中所述电极浸湿区和所述未浸湿干燥区统称为受干燥影响区；将所述受干燥影响区分为n份，在这n份中，前k份为电极浸湿区，用1表示，第k+1至第n份为未浸湿干燥区，用2表示，所述未受干燥影响区用δ表示；ti表示所述水泥基材料试样第i份的干燥深度，t2表示水泥基材料试样未受干燥影响区的干燥深度；γ表示决定电阻率变化速率的物理量；所述电阻率包括所述水泥基材料试样外表面的电阻率ρ0、未受干燥影响区的电阻率ρδ、电极浸湿区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ1(t)及未浸湿干燥区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ2(t)；ρ1(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ1γ]-1,0<t≤t1;]]>ρ2(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ2γ]-1,t1<t≤t2;]]>其中，进一步地，所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型为Z=2Σi=1kρ1(ti)tiS1+[2πfϵ0ϵρ1(ti)]j+2Σi=k+1kρ2(ti)tiS1+[2πfϵ0ϵρ2(ti)]j+ρδ(l/2-t2)S1+[2πfϵ0ϵρδ]j;]]>其中，Z为与频率相关的阻抗，ε0为真空介电常数，ε为相对介电常数，π为圆周率，S为所述水泥基材料试样的横截面积，l为所述水泥基材料试样的长度，j为虚数单位。进一步地，所述制作水泥基材料试样，包括：按水灰比为0.4，水泥与砂子质量比为1:1，制成尺寸为30×30×30mm3的立方体水泥基材料试样，将所述水泥基材料试样放在温度20±2℃，湿度>95％的条件下养护一段时间，制得水泥基材料试样。进一步地，所述砂子为ISO标准砂。进一步地，所述一段时间包括7天、14天或28天。进一步地，所述对所述水泥基材料试样进行干燥，包括：将所述水泥基材料试样的四个侧面涂上石蜡，在恒温50℃条件下干燥1h、4h、24h或48h，然后放在电极中进行电化学阻抗谱测试。进一步地，所述对所述水泥基材料试样进行干燥，包括：酒精预处理干燥：将所述水泥基材料试样在酒精中浸泡24h后，更换酒精再浸泡24h的方式停止水泥水化；将所述水泥基材料试样的四个侧面涂上石蜡，再在恒温50℃条件下中烘1h、4h、24h或48h，然后进行电化学阻抗谱测试。进一步地，所述电化学阻抗谱测试包括:EIS参数设置：交流信号为10mA的正弦电流，测试频率为100mHz～1MHz；测试电极：准备30×30mm2滤纸，并将1ml饱和氢氧化钙溶液滴在所述滤纸上，将所述滤纸固定在水泥基材料试样相对的两个面和钢板之间形成导电电极，钢板连接电化学工作站进行测试。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术实施例所提供的水泥基材料干燥深度测试方法，考虑了电阻率变化对数学模型的影响，通过对电化学参数的规律变化来反映和推算水泥基材料的干燥深度，不仅提高了精确度，而且相比现有的测试方法，节省了大量的测试人力、时间和成本。本专利技术所提供的电化学阻抗谱方法可有效表征水泥基材料试样的微观结构，灵敏度高、测试时间短且是无破坏测试，为水泥基材料干燥深度测试提供了一种快速、有效的方法。附图说明图1是本专利技术实施例提供的测量电极的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的水泥基材料试样干燥4h和24h的Nyquist谱图(奈奎斯特图)；图3是本专利技术实施例提供的采用不同k、n值拟合干燥24h的水泥基材料试样的测量数据与拟合图形之间的相关系数示意图；图4a是本专利技术实施例提供的水泥基材料试样的传统模型示意图，图4b是简化的传统模型示意图；图5是本专利技术实施例提供的阻抗谱拟合、传统模型对测量数据的拟合曲线对比结果示意图；图6是本专利技术实施例提供的水泥基材料试样干燥不同时间后测量得到的Nyquist谱图及拟合效果示意图；图7是本专利技术实施例提供的干燥不同时间的水泥基材料试样的电阻率随深度的变化曲线；图8是本专利技术实施例提供的水泥基材料试样的干燥深度随干燥时间的变化曲线；图9是本专利技术实施例提供的酒精预处理后水泥基材料试样干燥不同时间测量得到的Nyquist谱图及拟合结果示意图；图10是本专利技术实施例提供的酒精浸泡后干燥不同时间的水泥基材料试样的电阻率随深度的变化曲线；图11是本专利技术实施例提供的酒精浸泡后的水泥基材料试样干燥深度随干燥时间的变化示意图；图12是本专利技术实施例提供的水泥基材料试样在不同龄期测量得到的Nyquist谱图及拟合结果示意图；图13是本专利技术实施例提供的不同龄期的水泥基材料试样的电阻率随深度的变化曲线；图14是本专利技术实施例提供的不同龄期水泥基材料试样干燥1h的干燥深度结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种水泥基材料干燥深度测试方法，包括以下步骤：制作水泥基材料试样；对所述水泥基材料试样进行干燥；对所述水泥基材料试样进行电化学阻抗谱测试，确定阻抗谱测试数学模型，然后确定其电阻率；确定所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥基材料干燥深度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：制作水泥基材料试样；对所述水泥基材料试样进行干燥；对所述水泥基材料试样进行电化学阻抗谱测试，确定阻抗谱测试数学模型，然后确定其电阻率；确定所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型；所述确定阻抗谱测试数学模型包括：将所述水泥基材料试样从外表面开始，分为电极浸湿区、未浸湿干燥区及未受干燥影响区，其中所述电极浸湿区和所述未浸湿干燥区统称为受干燥影响区；将所述受干燥影响区分为n份，在这n份中，前k份为电极浸湿区，用1表示，第k+1至第n份为未浸湿干燥区，用2表示，所述未受干燥影响区用δ表示；ti表示所述水泥基材料试样第i份的干燥深度，t2表示水泥基材料试样未受干燥影响区的干燥深度；γ表示决定电阻率变化速率的物理量；所述电阻率包括所述水泥基材料试样外表面的电阻率ρ0、未受干燥影响区的电阻率ρδ、电极浸湿区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ1(t)及未浸湿干燥区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ2(t)；ρ1(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ1γ]-1,0<t≤t1;]]>ρ2(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ2γ]-1,t1<t≤t2;]]>其中，...

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料干燥深度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：制作水泥基材料试样；对所述水泥基材料试样进行干燥；对所述水泥基材料试样进行电化学阻抗谱测试，确定阻抗谱测试数学模型，然后确定其电阻率；确定所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型；所述确定阻抗谱测试数学模型包括：将所述水泥基材料试样从外表面开始，分为电极浸湿区、未浸湿干燥区及未受干燥影响区，其中所述电极浸湿区和所述未浸湿干燥区统称为受干燥影响区；将所述受干燥影响区分为n份，在这n份中，前k份为电极浸湿区，用1表示，第k+1至第n份为未浸湿干燥区，用2表示，所述未受干燥影响区用δ表示；ti表示所述水泥基材料试样第i份的干燥深度，t2表示水泥基材料试样未受干燥影响区的干燥深度；γ表示决定电阻率变化速率的物理量；所述电阻率包括所述水泥基材料试样外表面的电阻率ρ0、未受干燥影响区的电阻率ρδ、电极浸湿区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ1(t)及未浸湿干燥区在干燥深度ti处第i份的电阻率ρ2(t)；ρ1(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ1γ]-1,0<t≤t1;]]>ρ2(t)=ρδ[ρδρ0+(1-ρδρ0)ξ2γ]-1,t1<t≤t2;]]>其中，2.如权利要求1所述的水泥基材料干燥深度测试方法，其特征在于，所述水泥基材料的干燥深度测试数学模型为Z=2Σi=1kρ1(ti)tiS1+[2πfϵ0ϵρ1(ti)]j+2Σi=k+1nρ2(ti)tiS1+[2πfϵ0ϵρ2(ti)]...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红芳，邢锋，任志丽，刘剑，范冰，崔棚，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44