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水泥浆—石墨砂浆渗流结构的电导研究
第3卷第1期
2000年3月
建筑材料
JOURNALOFBUILDINGMATERIALS
Vol3,No】
Mar.,2000
文章编号:1007,9629(2000)01—0042—06

④一
唐国宝,陈志源,史美伦'—————————一
——————————
(同济大学混凝土材料研究国家重点实验室,上海
7-J)7-6
丁J))6
200092)
摘要:采用交流阻抗谱方法,l蒯定了以单粒级石墨为集料配制的系列硅酸盐水泥砂浆扣
含15%
夸GEM方程拟舍得到的两个参数——渗沆临界体积分数‰
~
异扣指数的时闻依赖性,
响小甜0罢硒娥
关键词:砂浆;渗沆;电导率;硅灰;界面过渡区;石墨
中图分类号:TQ1721文献标识码:A
水泥砂浆和混凝土通常可以视为由集料颗粒孤立地分散于均质连续的水泥浆体介质中所组成
的二元复台材料,,这样的简化
处理对实际砂浆和混凝土的扩散,渗透等输运行为来说并不适台首先,砂浆和混凝土是一种典型
的多相材料,其多相性不仅表现在宏观层次上不同尺寸集料颗粒在作为基体材料的硬化水泥浆体
中的镶嵌和在亚微观层次上硬化水泥浆体的不均匀性,而且在集料表面周围2O~50m范围内还
存在结构和性质不同于水泥浆体本体的界面区域,
孔隙率和ca(oH),而高孔隙率是导致砂浆和混凝土高扩散
系数,高渗透系数的潜在因素其次,集料颗粒在水泥浆体中的分散并不完全是相互孤立的,按渗流
理论,分散相在分散体系中的浓度达到临界点时,相互接触的分散相构成了无限渗流集团0I5一当
伴存过渡区的集料相互接触形成无限渗流集团后,相应的多孔过渡区也将相互连接形成利于扩散
,伴存着过渡区的集料渗流结构的形成是导致砂浆和混凝
土高扩散系数和高渗透系数的必要条件.
Winslow和Cohen利用过渡区多L特性采用压汞测L方法进行的研究,说明了砂浆渗流结构
的存在,,Gu和Beaudoin通过电导方法进
一
步论述了水泥基复台材料的渗流现象.
分散体系的电导行为是渗流理论的典型研究领域,笔者应用渗流理论,采用电导方法获取了砂
浆的渗流结构参数,并讨论了水泥浆体对集料颗粒的包裹及过渡区的存在对渗流结构参数的影响
通常水泥砂浆和混凝土集料的电导率极小,为了显现渗流行为,采用石墨颗粒作为集料.
1理论基础
Maxwell—Wagner方程和Bruggman非对称有效介质理论方程[描述了由球状颗粒相均匀分散
于连续介质并被介质完全包裹的体系,其电导率关系为
∞mp=hll1+兰!!二!型
2h∞【+(o-d4p一h∞【)
收稿日期:19990903
作者简介唐国宝(1960--),^.同挤大学博士生,上海市建材业质量监督管理中心高级工程师
第1期唐国宝等:
兰=(卜)(‰d)(2)
/drha
其中:,dr,~rdisp分别表示体系电导率,连续介质电导率和颗粒相电导率,m表示颗粒相体积
分数有趣的是,如果连续介质为绝缘体,而分散相为导电体,即dr=0,则按方程(1)和(2)的预
测,复台材料在0≤prJisp<

质存在,导电性颗粒就会被绝缘连续介质所包裹而不可能相互接触形成导电通路,除非绝缘连续介

对电导率分别为dr1和dr2,体积分数分别为】和2(=1一】)的两种球状颗粒组成的体系,有
Bruggman对称有效介质理论方程
+
型:0(3)
drI+2∞m..2+2ac一…
如果其中一相为绝缘体,令=0,则方程(3)变化为
O'~mp=:(1一)(3)
方程(3)揭示了只有绝缘相体积分数低于2/3或导电相体积分数高于1/3时,介质才出现导
电通路,即导电相临界体积分数为1/3
Maxwell?Wagne