【摘要】 电化学工作站是一种广泛应用于生物学、化学和电化学领域的仪器，用于测量材料的电化学特性。

导电混凝土是20世纪70年代发展起来的一种新型建筑材料。导电混凝土可用于除冰、融雪、电磁屏蔽等。传统的导电混凝土通常是通过在混凝土中掺入导电材料制成的，如钢纤维、碳纤维、石墨或炭黑。导电混凝土存在许多缺点，如钢纤维锈蚀和导电材料分散不均匀。

 

与传统的导电混凝土不同，离子导电砂浆是一种新型的建筑材料。Zhao等人[1]提出离子导电砂浆可以通过将多孔水泥砂浆（孔隙率17%~35%）浸入电解质溶液中一定时间来制造。传统导电混凝土的导电电路由混凝土内部的导电材料组成，如钢纤维或石墨。

 

同时，离子导电砂浆的导电机理是内部自由离子在外部电负载下的运动。离子导电砂浆具有优异的性能导电性和电加热性能，可作为建筑内部隔墙进行室内供暖。离子导电砂浆的流动性基于砂浆内的水分和自由离子的量，Zhao等人[2]提供了通过提供电解质溶液来保持离子导电砂浆流动性的有效方法。

 

先前的实验结果表明，离子导电砂浆的电导率由其孔隙率、浓度和渗透到水泥内部的电解质溶液类型决定。然而，用传统方法很难建立离子导电砂浆电阻率与这些参数之间的数学关系。

 

电化学工作站是一种广泛应用于生物学、化学和电化学领域的仪器，用于测量材料的电化学特性。电化学工作站在传统硅酸盐水泥中的应用始于20世纪80年代。麦卡特是最早对硬化水泥浆体进行电化学阻抗谱（EIS）的人之一。

 

随后，Brantervik等人[3]证明了胶凝材料的EIS特性与水灰比和水化时间有关。基于此，开发了水泥的界面模型和等效回路来描述水泥水化过程中的EIS。

 

近年来，电化学工作站在水泥领域的应用主要集中在氯离子膨胀和钢筋腐蚀的研究。电化学工作站还被用于研究水泥的基本性能和新的施工技术，如水化、耐久性、水泥表面改性等。特别是，水泥的微观结构和EIS与发现水泥水化机制有关。

 

共进行了两次测试，包括开路电位测试和EIS测试。用于测试开路电位的样品是在固化和干燥后制备的，在固化和干燥后，将用于测试EIS的样品浸入电解质溶液中。

 

根据实验目的的不同，选择不同的溶质物质。E在浸渍96小时后，将所有样品从电解质溶液中取出，以确定电解质的饱和度。浸泡完成后，将砂浆样品擦干，并涂上1mm厚的环氧树脂层，以防止水分蒸发。图1显示了一个典型的试样。

 

图1 典型的离子导电砂浆

 

所使用的电化学工作站是由Metrohm公司制造的Autolab M204。渗透试验中使用的储罐如图2所示。在试样的两侧和底部涂上凡士林，以防止电解液泄漏。样品放置在槽的中间，电极和电化学工作站测量插头牢固连接以确保连接的稳定状态。将电解质溶液倒入槽的一侧，直到电解质溶液的高度等于试样的高度。

 

图2 渗透试验中使用的储罐

 

[1] Zhao, R.; Weng, Y.; Tuan, C.; Xu, A. The influence of water/cement ratio and air entrainment on the electric resistivity of ionically conductive mortar. Materials 2019, 12, 1125.

[2] Zhao, R.H.; Tuan, C.Y.; Xu, A.; Fan, D.B. Conductivity of ionically-conductive mortar under repetitive electrical heating. Constr. Build. Mater. 2018, 173, 730–739.

[3] Brantervik, K.; Niklasson, G.A. Circuit models for cement based materials obtained from impedance spectroscopy. Cem. Concr. Res. 1991, 21, 496–508.

 

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