Удельное сопротивление грунта

Тэги: заземление монтаж инструкции и рекомендации молниезащита

Расчётное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нём растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Использование в расчётах

Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчёта заземления.

Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства.

 

Величины расчётного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Грунт	Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м)	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-015, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102, Ом
Асфальт	200 — 3 200	17 — 277	9,4 — 151	8,3 — 132
Базальт	2 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Бентонит (сорт глины)	2 — 10	0,17 — 0,87	0,09 — 0,47	0,08 — 0,41
Бетон	40 — 1 000	3,5 — 87	2 — 47	1,5 — 41
Вода
Вода морская	0,2	0	0	0
Вода прудовая	40	3,5	2	1,7
Вода равнинной реки	50	4	2,5	2
Вода грунтовая	20 — 60	1,7 — 5	1 — 3	1 — 2,5
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом)	500 — 1000	—	—	20 — 41
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Глина
Глина влажная	20	1,7	1	0,8
Глина полутвёрдая	60	5	3	2,5
Гнейс разложившийся	275	24	12	11,5
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300	26	14	12,5
Гравий однородный	800	69	38	33
Гранит	1 100 — 22 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Гранитный гравий	14 500	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Графитовая крошка	0,1 — 2	0	0	0
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500	477	260	228
Зола, пепел	40	3,5	2	1,7
Известняк (поверхность)	100 — 10 000	8,7 — 868	4,7 — 472	4,1 — 414
Известняк (внутри)	5 — 4 000	0,43 — 347	0,24 — 189	0,21 — 166
Ил	30	2,6	1,5	1
Каменный уголь	150	13	7	6
Кварц	15 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Кокс	2,5	0,2	0,1	0,1
Лёсс (желтозем)	250	22	12	10
Мел	60	5	3	2,5
Мергель
Мергель обычный	150	14	7	6
Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц)	50	4	2	2
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Песок, умеренно увлажненный	60 — 130	5 — 11	3 — 6	2,5 — 5,5
Песок влажный	130 — 400	10 — 35	6 — 19	5 — 17
Песок слегка влажный	400 — 1 500	35 — 130	19 — 71	17 — 62
Песок сухой	1 500 — 4 200	130 — 364	71 — 198	62 — 174
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Песчаник	1 000	87	47	41
Садовая земля	40	3,5	2	1,7
Солончак	20	1,7	1	0,8
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Суглинок полутвердый, лесовидный	100	9	5	4
Суглинок при температуре минус 5 С°	150	—	—	6
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Сланец	10 — 100
Сланец графитовый	55	5	2,5	2,3
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Торф
Торф при температуре 10°	25	2	1	1
Торф при температуре 0 С°	50	4	2,5	2
Чернозём	60	5	3	2,5
Щебень сухой
Щебень мокрый	3 000	260	142	124
Щебень сухой	5 000	434	236	207

Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030, указанное в таблице, может использоваться при различных конфигурациях заземлителя — и точечной, и многоэлектродной.

Вместе с таблицей ориентировочных величин расчётного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам

воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ с результатами замеров сопротивления заземления.

 

Типы грунтов республики Казахстан и их удельные электрические сопротивления (карта)

Тип грунта	Ом*м
Известняк поверхностный	5 050
Гранит	2 000
Базальт	2 000
Песчаник	1 000
Гравий однородный	800
Песчаник влажный	800
Гравий глинистый	300
Чернозём	200
Разнообразные смеси глины и песка	150
Суглинок лесовидный	100
Глина полутвёрдая	60
Сланцы глинистые	55
Суглинок пластичный	30
Глина пластичная	20
Подземные водоносные слои	5

Глина, суглинок, супесь (различия)

Рыхлые осадочные грунты, состоящие из глины и песка, классифицируются по содержанию в них глинистых частиц:

• глина — более 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур (между ладонями). Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям.
  • тяжелая — более 60%
  • обычная — от 30 до 60% с преобладанием глинистых частиц
  • пылеватая — от 30 до 60% с преобладанием песка
  • суглинок — от 10% до 30% глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку с образованием трещин по краям.
    • тяжелый — от 20 до 30%
    • средний — от 15 до 20%
    • легкий — от 10 до 15%
    • супесь (супесок) — менее 10% глины. Является переходной формой от глинистых к песчаным грунтам. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов; при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки; она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается при сдавливании.

Зависимости от условий

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его влажности
(данные из IEEE Std 142-1991):

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его температуры
(данные из IEEE Std 142-1991):

На этом графике хорошо видно, что при температуре ниже нуля грунт резко повышает свое удельное сопротивление, что связано с переходом воды в другое агрегатное состояние (из жидкого в твердое) — почти прекращаются процессы переноса заряда ионами солей и кислотными/щелочными остатками.

Смотрите также:

Запросить расчет

Проводит ли бетон электричество? | Планета РС

28 июля, 2021

by admin

Проводит ли бетон электричество? 

Все мы знаем, что бетон изготавливается путём сочетания песка, цемента, камня, гравия и воды в различных соотношениях.  Химические компоненты этих материалов, кремний, кальций, алюминий и сера содержат ионы, которые перемещаются по бетону и проводят электричество.

ПОЧЕМУ БЕТОН МОЖЕТ ПРОВОДИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

В основном из-за содержания воды. 

Действительно, сухой бетон на самом деле обладает высокой устойчивостью к электричеству. Иногда его считают изолятором, потому что сухой бетон имеет очень мало свободных ионов, которые могут свободно перемещаться по бетону и проводить электрический заряд.

Вода или влага является хорошим проводником электричеством из-за того, что ионы могут легко проходить через нее. 

Сырой, влажный или мокрый бетон, а также химические компоненты: кремний, кальций, алюминий и сера — повышают его способность проводить электричество.

БЕТОН — «ХОРОШИЙ» ПРОВОДНИК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА?

Простой ответ — НЕТ. 

Бетон, особенно очень сухой, состоящий из портландцемента, заполнителей, песка и камня, имеет очень высокое электрическое сопротивление и зачастую считается изолятором.

Электричество течет за счет движения ионов в электролитах и электронов в металлах и полупроводниках.

Сухой бетон сопротивляется их течению, но влажный бетон содержит электролит, который позволяет току проходить через него.

Этот электролит состоит из водорастворимых проводящих химических соединений, которые растворяются в цементном порошке и присутствуют в воде при смешивании во время заливки бетона или из воды, которая впитывается в бетон, во время дождя.

Когда бетон застывает и полностью высыхает, электричеству очень трудно проходить через него.

ЧТО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ БЕТОНА?

Бетон — это неоднородная смесь различных материалов (цемент, песок, камень, вода) с переплетенной пористой структурой.

Содержание влаги в этой пористой структуре, если оно высокое, приведет к более низкому электрическому сопротивлению, чем у сухого бетона. Обычно электрическую проводимость трудно измерить, но измерение удельного электрического сопротивления — более точный способ определить, является ли бетон проводящим или нет.

Удельное электрическое сопротивление в бетоне определяется по тому, насколько он устойчив к электрическому току при воздействии электричества.

Бетон действительно обладает свойствами, которые могут подавлять электрический заряд.

Поскольку постоянный ток может вызывать сильные поляризационные эффекты, методы измерения постоянного тока не подходят для определения удельного электрического сопротивления.

Переменный ток (AC) используется для измерения удельного электрического сопротивления бетона.

Когда переменный ток проходит через бетон, ионы в пористой структуре выравниваются таким образом, что позволяют току проходить в одном направлении. Таким образом, он позволяет измерить удельное сопротивление.

Два метода измерения удельного сопротивления:

1. Двухточечный одноосный метод
2. Методы зонда Веннера

МОЖНО ЛИ ДОБАВИТЬ В БЕТОН УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА, ЧТОБЫ СДЕЛАТЬ ЕГО БОЛЕЕ ПРОВОДЯЩИМ?

Да, добавление углеродного волокна в бетонную смесь делает бетонную плиту более проводящей электричество.

Этот более проводящий бетон, который иногда называют «умным бетоном», может помочь инженерам-строителям выявить проблемные зоны в бетонных конструкциях задолго до того, как будет замечено какое-либо разрушение или растрескивание.

Розділ Строительство

Удельное сопротивление бетона. Руководство по неразрушающему контролю

Содержание:

• Важность испытания удельного сопротивления бетона
• Измерение удельного сопротивления
• Типы испытаний
• Расстояние между датчиками
• Лабораторные испытания
• Полевые испытания

Почему удельное сопротивление бетона важно

Определение удельного электрического сопротивления бетона дает ценную информацию о его долговечности. Удельное сопротивление бетона напрямую связано с его способностью сопротивляться проникновению вредных хлоридов, содержащихся в воде.

Вода с раствором различных солей легко проникает в проницаемый бетон. Ионы хлора мигрируют в систему пор, снижая морозостойкость и запуская цикл коррозии в арматурной стали. Проницаемость (сопротивление проникновению жидкости) и скорость диффузии хлоридов являются важными показателями, которые позволяют прогнозировать характеристики и определять прочный бетон.

Измерение удельного сопротивления бетона

Измерение удельного электрического сопротивления насыщенного бетона имеет очень хорошую корреляцию со значениями проницаемости и диффузии хлоридов. Метод быстрой проницаемости для хлоридов (RCP) ASTM C1202/AASHTO T 277 может эффективно измерять эти значения, но это строго лабораторный тест. Отверждение образцов RCP занимает от нескольких дней до нескольких недель, и требуется обширная подготовка, чтобы подготовить образцы для испытаний. Тест ASTM C1556 на коэффициент диффузии хлоридов также требует сложной подготовки образцов и процедур испытаний.

Два типа испытаний

Испытания объемного и поверхностного удельного сопротивления являются двумя общепризнанными и все более популярными методами оценки проницаемости и прогнозирования долговечности.

Измерение объемного удельного сопротивления

Объемное удельное сопротивление определяется путем размещения металлической электродной пластины со вставками из токопроводящей пены на каждом конце испытательного цилиндра или сердечника диаметром 4 дюйма (102 мм) и измерения значений потенциала между противоположными концами. Тест быстрый и простой по сравнению с методом RCP. Тем не менее, тест по-прежнему требует некоторой подготовки образцов и ограничен цилиндрическими образцами в лаборатории.

Поверхностное удельное сопротивление

Измеритель удельного сопротивления бетона Proceq resipod предназначен для измерения поверхностного удельного сопротивления, но легко адаптируется для получения показаний объемного удельного сопротивления при подключении к дополнительному устройству объемного удельного сопротивления.

Для измерения удельного поверхностного сопротивления используется испытанная четырехзондовая электродная решетка Веннера для измерения электрического сопротивления. Эта практика была впервые использована для геологических приложений в начале 20-го века и в настоящее время является надежной альтернативой методу RCP для измерения удельного электрического сопротивления бетона. Метод испытаний AASHTO T 358, опубликованный в 2011 году, описывает процедуру, а метод испытаний ASTM находится на рассмотрении. Решетка Веннера состоит из четырех равноотстоящих друг от друга электродов. Внешние электроды подают низкочастотный переменный ток на влажную бетонную поверхность, а внутренние датчики измеряют электрическое сопротивление. Качественные термины выражают электрическое сопротивление проникновению ионов хлора.

Resipod быстро определяет удельное электрическое сопротивление поверхности и может использоваться на лабораторных образцах или участках любого форм-фактора в полевых условиях. Измерения выполняются быстро, требуют небольшой пробоподготовки и полностью неразрушающие.

• Оценки проницаемости и диффузии хлоридов быстро определяются на лабораторных образцах или конструкциях в полевых условиях с использованием одного и того же прибора.
• Выполнение серии испытаний на месте оценивает однородность конструкции и определяет области с более высокими показателями проницаемости.
• Корреляция показаний удельного сопротивления с быстрыми значениями проницаемости для хлоридов позволяет быстро и эффективно оценить скорость и вероятность коррозии арматурной стали.
• Поверхностные испытания, проводимые на образцах прочности бетона перед испытанием, коррелируют значения удельного сопротивления со скоростью отверждения и набором прочности.
• Показания удельного поверхностного сопротивления могут указывать на изменения относительного соотношения вода/цементные материалы.
• Участки бетона с непостоянными показаниями удельного сопротивления легко обнаруживаются и отмечаются для последующих исследований с помощью полуэлементных измерителей коррозии, оборудования для определения влажности бетона или оборудования для определения прочности бетона.

Расстояние между датчиками, размер заполнителя и арматурная сталь

Частицы заполнителя часто не проводят электропроводность по отношению к бетонной смеси в целом, поэтому расстояние между датчиками должно превышать размер самой крупной частицы. В то же время наличие высокопроводящей арматурной стали также оказывает существенное влияние на результаты, поэтому оптимальное расстояние должно быть меньше известного расстояния между стержнями.

AASHTO T 358 указывает расстояние между датчиками 38,1 мм (1,5 дюйма) для своего метода, но в других процедурах принято решение о 50 мм как наилучшем компромиссе. Измеритель Resipod имеет два варианта модели с фиксированным датчиком, отвечающие каждому из этих требований. Их геометрический аксессуар (Примечание: в перечне продуктов Gilson требуется фотография) представляет собой дополнительную насадку датчика с переменным расстоянием между датчиками от 40 до 70 мм (от 1,57 до 2,76 дюйма) для соответствия различным размерам заполнителя и шагу стержня.

Лабораторные образцы для испытаний

Подготовка образцов для испытания бетонных цилиндров в лаборатории очень проста. На образцах для испытаний требуется влажная поверхность, те же требования, что и для испытаний на прочность на сжатие. Простые линейки и маркеры наносят поверхности образца для позиционирования прибора. Поверхностный материал соскабливают для лучшего электрического контакта, когда и, если необходимо, максимальное разрешение показаний может быть улучшено с помощью контактных подушечек из вспененного материала.

Убедившись, что резервуары датчика заполнены водой, плотно прижмите прибор к поверхности образца. Стабильные показания отображаются на ЖК-дисплее и сохраняются для последующей загрузки на ПК через USB-соединение и прилагаемое программное обеспечение. Resipod обнаруживает недостаточное количество электрических соединений и отображает соответствующие закодированные предупреждения, чтобы помочь их исправить.

Испытания бетонных конструкций в полевых условиях

Для полевых испытаний арматурная сталь определяется с помощью точного локатора арматуры или измерителя покрытия. Условия поверхностной влажности должны быть одинаковыми при сравнении полевых испытаний удельного сопротивления с лабораторными результатами. Обычно это означает, что тестовая зона должна быть влажной при снятии показаний. Оптимальная ориентация при расположении массива датчиков по диагонали в пространстве между арматурными стержнями, как показано здесь:

Если близкое расстояние между стержнями не позволяет этого, прибор можно расположить перпендикулярно стержням, при необходимости перекрывая их положение:

Публикация Rilem TC-154 EMC содержит дополнительные рекомендации по методам получения показаний для удельного электрического сопротивления бетона в ситуациях, когда возникает проблема с близко расположенной арматурной сталью.

Мы надеемся, что эта запись в блоге об испытаниях бетона на удельное сопротивление предоставила некоторое представление о методах и оборудовании. Чтобы обсудить ваше конкретное приложение, свяжитесь с экспертами по тестированию компании Gilson сегодня.

Имеет ли бетон электрическое сопротивление?

3 года назад Раджиб

 

Это элементарное свойство, которое является мерой способности материала препятствовать прохождению электрического тока. В единицах СИ удельное электрическое сопротивление равно Ом-м (ом-метр). Если куб объемом 1 м3 (каждая сторона равна 1 м) имеет листовые контакты между двумя противоположными сторонами с сопротивлением между ними 1 Ом, удельное сопротивление этих материалов равно 1 Ом-м.

 

Удельное электрическое сопротивление, ρ=R A/l

 

R=электрическое сопротивление материалов

 

901 10

Рисунок 1: Куб из резистивного материала оба конца имеют электрические контакты

l = длина образца

 

A = площадь поперечного сечения этого образца

 

Каждый материал обладает уникальной характеристикой удельного сопротивления

 

Электропроводность

 

Это свойство является обратным удельного электрического сопротивления. Проще говоря, электропроводность количественно определяет способность материала пропускать электрический ток. Это способность материалов переносить через себя ионы под действием электрического поля.

Диапазон электропроводности бетона:

Каждый материал имеет большую или меньшую проводимость. Когда проводимость какого-либо материала очень низкая, мы называем его изолятором. Но о бетоне нельзя сделать обобщенного замечания, так как его электропроводность зависит от многих факторов.

• Влажный бетон действует в основном как электролит с удельным сопротивлением ≤100 Ом-м, можно сказать, как полупроводник.

• Высушенный на воздухе образец имеет удельное сопротивление порядка 10 ⁴ Ом-м.

• Но высушенный в печи образец бетона имеет удельное сопротивление около 109 Ом-м, это значение находится в пределах диапазона хорошего изолятора.

Источник электрического сопротивления

В обычных условиях эксплуатации бетон проявляет высокое сопротивление протеканию электрического тока от или к закладной стали. Основной причиной такого поведения является электрохимическое воздействие бетона на арматурную сталь на контактной поверхности. Щелочное поведение электролита, присутствующего в бетоне, придает бетону это свойство. Эта защита от протекания тока применяется в диапазоне напряжений от +0,6 В до -1,0 В по сравнению с электродом из сульфата меди. Электрический ток в первую очередь регулируется эффектом полимеризации, а не омическим сопротивлением окружающего бетона.

 

 

Фактор, влияющий на удельное электрическое сопротивление бетона:

 

• Влага в бетоне

• Применение заменителя цемента

• Наличие хлоридов 900 21

• Погружение в морскую воду

• Применение добавки

• Напряжение и температура

• Вид тока (переменный или постоянный)

• Старение

• Содержание цемента

Заменители цемента

 

Заменители цемента обычно заменяют небольшую долю цемента (обычно 30-40%) в зависимости от функции бетона. Какова бы ни была фракция заменителей цемента, они обычно повышают удельное сопротивление. Использование в бетоне измельченного гранулированного доменного шлака приводит к постепенному увеличению удельного электрического сопротивления по сравнению с бетоном, содержащим только портландцемент. Кремнеземные пары также показывают увеличение удельного сопротивления. Как микрокремнезем, так и ggbs имеют значение, когда текущий процесс коррозии закладной арматурной стали регулируется электрическим сопротивлением, обеспечиваемым бетоном.

 

Наличие хлоридов

 

Наличие хлоридов в поровой воде, подобно другим ионам, значительно снижает удельное сопротивление как раствора, так и цемента. Для первого было сообщено о сокращении в 15 раз. Источником хлоридов в поровой воде является соленая вода затворения. Влияние солености воды затворения значительно усиливается в бетоне с высоким водоцементным отношением и, следовательно, имеет меньшее значение в высокопрочном бетоне.

 

Старение:

 

Свежезамешанный бетон имеет низкое удельное сопротивление, которое очень медленно увеличивается в течение первых нескольких часов после укладки. Затем удельное сопротивление быстро увеличивается до возраста 24 часов. После этого она увеличивается с пониженной скоростью или иногда становится постоянной до тех пор, пока бетон не высохнет. Сухой бетон имеет хорошую стойкость. Когда используется термин старение, он включает длительное время после затвердевания бетона, его емкость уменьшается с возрастом и увеличивается частота. По сравнению с чистым цементным тестом бетон с водоцементным отношением 0,49имеет меньшую емкость, чем чистый цементный раствор с водоцементным отношением 0,23.

Погружение в морскую воду

Когда бетон погружают в морскую воду и подвергают циклам смачивания и сушки, на поверхности образуется тонкий слой карбоната кальция и гидроксида магния. Этот слой может значительно увеличить удельное сопротивление бетона. При снятии этого слоя естественное сопротивление бетона (при хранении в пресной воде) восстановится.

Применение добавки

 

Обычно добавки не снижают удельное сопротивление бетона, но некоторые преднамеренные включения могут изменить удельное сопротивление в зависимости от назначения бетонной конструкции. Например, добавление тонкоизмельченных битумных компонентов с последующей специальной термообработкой при 280 ⁰ F (138 ⁰ C) оказалось полезным для повышения удельного сопротивления бетона, особенно во влажных условиях. И наоборот, когда статическое электричество в бетоне нежелательно и требуется снижение сопротивления изоляции, путем включения ацетиленового углеродного блока в состав вяжущих материалов на 2–3% можно достичь довольно хорошего результата.

Когда ожидается электрическая проводимость бетона, мелкий заполнитель можно заменить проводящим мелким заполнителем. Измельчение почти чистого кристалла углерода (который доступен как запатентованный продукт). При удельном сопротивлении от 0,005 до 0,2 Ом-м; важные свойства бетона, включая прочность на сжатие, существенно не изменяются. Влияние напряжения и температуры:

 

Удельное сопротивление бетона уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Что касается напряжения системы, удельное сопротивление увеличивается с увеличением напряжения. Рисунок 2 описывает это отношение; испытание проводят на высушенном в печи образце, высушенном в эксикаторе, не допускающем поглощения влаги.

Рисунок 2: Зависимость между удельным сопротивлением и напряжением, приложенным к бетону (1:2:4 и В/Ц=0,049), высушенному в печи и охлажденному в присутствии осушителей

Тип тока

Максимальное значение, указанное в приведенных выше разделах, основано на переменном токе (переменного тока). Удельное сопротивление бетона постоянному току (постоянному току) может быть не таким, как влияние поляризационного эффекта. При частоте 50 Гц удельное сопротивление бетона переменному и постоянному току практически одинаково. Как правило, это бетонный элемент, созревший на воздухе, его импеданс примерно равен удельному сопротивлению постоянному току. Хаммонд и Робсон интерпретировали это, чтобы показать, что сопротивление в бетоне настолько меньше, чем его емкостное сопротивление, что только первое вносит значительный вклад в импеданс, а коэффициент мощности близок к единице. Типовой паспорт переменного тока показан в таблице 1.

Таблица 1: Типичные значения электрических свойств бетона

Таблица 1: Типичные значения электрических свойств бетона..Прод.

Содержание влаги

 

В бетоне присутствуют две формы воды; на ранней стадии есть испаряющаяся вода, которая удаляется в процессе созревания, а следующей, которая должна учитываться в удельном электрическом сопротивлении, является гелевая вода. Удельное сопротивление бетона значительно увеличивается при удалении испаряющейся воды. Электрический ток использует электролитические средства для прохождения через бетон, содержащий влагу. Но когда капилляры не сплошные, через гелеобразную воду проходит электрический ток. Для конкретного бетона определенного состава смеси сушка на воздухе снижает электропроводность в приповерхностной зоне. В качестве примера Триттхарт и Геймайер сообщили, что удельное сопротивление бетона с водоцементным отношением 0,50 увеличивается в одиннадцать раз, что было обнаружено еще больше при более высоком водоцементном отношении.

Таким образом, ожидается, что увеличение любого количества воды и увеличение содержания ионов в поровой воде снижает удельное сопротивление цементного теста; фактически наблюдается резкое снижение удельного сопротивления с увеличением водоцементного отношения. Ниже представлены Таблица 3 и Рисунок 2, показывающие зависимость между удельным сопротивлением и водоцементным отношением для гидратированного цементного теста и для бетона. Эту связь можно установить по законам проводимости однородных материалов.

Содержание цемента

Рисунок 3: Зависимость между удельным электрическим сопротивлением и водоцементным отношением для бетона с максимальным размером заполнителя 1,5 дюйма (40 мм) и обычного портландцемента (созревание 28 дней)

В обычном составе смеси, который предлагается для бетонных конструкций, с учетом требований прочности и долговечности не так много возможностей варьировать содержание воды для выбранного сорта заполнителя и требования к удобоукладываемости, т. е. удельное сопротивление теперь больше зависит от содержания цемента. Химический состав и содержание цемента определяют наличие ионов в испаряемой воде. . Так что источниками ионов в воде может быть цемент и сама вода. Таким образом, тип и содержание цемента влияют на удельное сопротивление. В обычной строительной практике уменьшение содержания цемента в смеси приводит к увеличению удельного сопротивления бетона, так как при постоянном водоцементном отношении при меньшем содержании цемента происходит уменьшение электролитов для пропускания электрического тока.

Таблица 2: Влияние водоцементного отношения и периода влажного твердения на удельное сопротивление цементного теста

Таблица 3 дает некоторое представление о влиянии содержания и типа цемента на удельное сопротивление бетона; здесь установлено, что удельное сопротивление бетона с высокоглиноземистым цементом в 10-15 раз больше, чем у обычного портландцемента, имеющего одинаковые свойства.

Применение

Электрические свойства бетона, такие как удельное сопротивление или проводимость, важны в некоторых особых случаях, таких как железнодорожные шпалы, или в некоторых конструкциях, где бетон предназначен для обеспечения защиты от расходящихся токов. В железнодорожных сигнальных системах недостаточное сопротивление бетона не ожидается. Эти свойства также используются при анализе свойств бетона в свежем и затвердевшем состоянии. Электрическое сопротивление также влияет на продолжающуюся коррозию стали, залитой бетоном.

Диэлектрическая прочность

Таблица 3: Сравнение диэлектрической прочности бетона

Диэлектрическая прочность любого изоляционного материала — это максимальное электрическое поле, которому материал может противодействовать без разрушения, т. е. сохранять свои изоляционные свойства. Отмечено, что диэлектрическая прочность бетона с портландцементом значительно ниже, чем у высокоглиноземистого цемента.