Измерение удельного электрического сопротивления бетона

Удельное электрическое сопротивление бетона можно получить, подав ток на бетон и измерив ответное напряжение. Существуют различные методы измерения удельного сопротивления бетона.

Лабораторные методы

Два электрода

Электрическое сопротивление бетона можно измерить, подав ток с помощью двух электродов, прикрепленных к концам образца однородного поперечного сечения. Удельное электрическое сопротивление находится из уравнения: ^[1]

\rho =R{\frac {A}{\ell }},\,\!

R — электрическое сопротивление образца, отношение напряжения к току (измеряется в Омах , Ом)

$\ell$ длина куска материала (измеряется в метрах , м)

А — площадь поперечного сечения образца (измеряется в квадратных метрах, м ²).

Недостатком этого метода является то, что контактное сопротивление может значительно увеличить измеренное сопротивление, что приведет к неточности. Проводящие гели используются для улучшения контакта электродов с образцом. ^[2]

Четыре электрода

Проблему контактного сопротивления можно решить, используя четыре электрода. Два концевых электрода, как и раньше, используются для подачи тока, но напряжение измеряется между двумя внутренними электродами. Эффективная длина измеряемого образца — это расстояние между двумя внутренними электродами. Современные измерители напряжения потребляют очень небольшой ток, поэтому через электроды напряжения не протекает значительный ток и, следовательно, нет падения напряжения на контактных сопротивлениях. ^[2]

Трансформаторный метод

В этом методе для измерения удельного сопротивления используется трансформатор без прямого контакта с образцом. Трансформатор состоит из первичной обмотки, питающей цепь переменным напряжением, и вторичной обмотки, образованной тороидом из бетонного образца. Ток в образце регистрируется токовой катушкой, намотанной на часть тороида ( трансформатор тока ). Этот метод хорош для измерения свойств схватывания бетона, его гидратации и прочности. Влажный бетон имеет удельное сопротивление около 1 Ом-м , которое постепенно увеличивается по мере схватывания цемента. ^[3]

Методы на месте

Четыре зонда

Удельное электросопротивление бетона на месте обычно измеряется с помощью четырех датчиков в матрице Веннера . Причина использования четырех зондов та же, что и в лабораторном методе – устранение ошибок контакта. В этом методе к образцу прикладывают четыре одинаково расположенных зонда. Два внешних зонда индуцируют ток в образце, а два внутренних электрода измеряют результирующее падение потенциала . Все датчики прикладывают к одной и той же поверхности образца, и, следовательно, метод пригоден для измерения удельного сопротивления объемного бетона на месте. ^[4]

Удельное сопротивление определяется выражением:

\rho =2\pi a{\frac {V}{I}}

V — напряжение, измеренное между двумя внутренними датчиками (измеряется в вольтах , В).

I — ток , подаваемый в два внешних зонда (измеряется в амперах , А).

а — равное расстояние щупов (измеряется в метрах , м).

Арматура

Присутствие арматуры затрудняет измерение удельного электрического сопротивления, поскольку она проводит ток намного лучше, чем окружающий бетон. Это особенно актуально, когда глубина слоя бетона составляет менее 30 мм. Чтобы свести к минимуму эффект, обычно избегают размещения электродов над арматурным стержнем или, если это неизбежно, их размещают перпендикулярно арматурному стержню.

Однако измерение сопротивления между арматурой и одним датчиком на поверхности бетона иногда проводится в сочетании с электрохимическими измерениями. Сопротивление сильно влияет на скорость коррозии , а электрохимические измерения требуют электрического соединения с арматурой. Измерение сопротивления удобно производить с помощью одного и того же соединения. ^[2]

Удельное сопротивление определяется выражением:

\rho =2RD

R – измеренное сопротивление,

D — диаметр поверхностного зонда.

Отношение к коррозии

Коррозия – это электрохимический процесс. Скорость потока ионов между анодной и катодной областями и, следовательно, скорость возникновения коррозии зависит от удельного сопротивления бетона. ^[5] Для измерения удельного электрического сопротивления бетона на два внешних зонда подается ток и измеряется разность потенциалов между двумя внутренними зондами. Эмпирические испытания позволили получить следующие пороговые значения, которые можно использовать для определения вероятности коррозии.

• Когда ρ ≥ 120 Ом-м	коррозия маловероятна
• Когда ρ = от 80 до 120 Ом-м.	возможна коррозия
• Когда ρ ≤ 80 Ом-м	коррозия вполне очевидна

Эти значения следует использовать с осторожностью, поскольку существуют убедительные доказательства того, что диффузия хлоридов и поверхностное электрическое сопротивление зависят от других факторов, таких как состав смеси и возраст. ^[6] Удельное электросопротивление защитного слоя бетона снижается за счет: ^[7]

Увеличение содержания воды в бетоне
Увеличение пористости бетона
Повышение температуры
Увеличение содержания хлоридов
Уменьшение карбонизации глубины

Когда удельное электрическое сопротивление бетона низкое, скорость коррозии увеличивается. Когда удельное электрическое сопротивление высокое, например, в случае сухого и карбонизированного бетона, скорость коррозии снижается.

См. также

Ссылки

^ Маккартер, Уильям Джон; Старрс, Джерард «Джерри»; Кандасами, Шива; Джонс, Род; Крисп, Малькольм (2009). «Конфигурации электродов для измерения удельного сопротивления бетона» . Журнал материалов ACI . 106 (3): 258–264.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Латаст, Жан-Франсуа (2012). «Измерение удельного электрического сопротивления». Неразрушающий контроль бетонных конструкций . Спрингер. стр. 77–85. ISBN 978-9-40072735-9 .
^ Ли, Цзунцзин; Люнг, Кристофер; Си, Юньпин (2009). Структурный ремонт бетона . Тейлор и Фрэнсис . стр. 103–105. ISBN 978-0-415-42371-7 .
^ Ренделл, Фрэнк; Жоберти, Рауль; Грэнтэм, Майк (2002). Изношенный бетон: осмотр и физико-химический анализ . Томас Телфорд. стр. 74–76. ISBN 0-7277-3119-Х .
^ Брумфилд, Джон П. (2003). Коррозия стали в бетоне: понимание, исследование и ремонт . Пресс для ложек.
^ Кесслер; Полномочия; Вивас; Паредес; Вирмани (2008). Поверхностное сопротивление как показатель устойчивости бетона к проникновению хлоридов (PDF) . ЦБК. Архивировано из оригинала (PDF) 23 августа 2015 г.
^ Невилл, Адам М. (2006). Свойства бетона . Пирсон Эдьюкейшн Лимитед .

Дальнейшее чтение

Стандартный метод испытаний для электрической индикации способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов . Стандарт ASTM C1202-10.
Стандартный метод испытания поверхностного сопротивления способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов . Вашингтон, округ Колумбия, США: Американская ассоциация должностных лиц государственных дорог и транспорта. 2011. ААШТО ТП 95.
Маккартер, Уильям Джон; Таха, Хусам Элдин Мохамед; Сурианто, Бенни; Старрс, Джерард «Джерри» (2015). «Двухточечные измерения удельного сопротивления бетона: межфазные явления в зоне контакта электрод-бетон» (PDF) . Измерительная наука и технология . 26 (8). IOP Publishing Ltd : 085007. Бибкод : 2015MeScT..26h5007M . дои : 10.1088/0957-0233/26/8/085007 . S2CID 124420460 .
Обозначение AASHTO: T 358-151, удельное поверхностное сопротивление указывает на способность бетона противостоять проникновению хлорид-ионов.

[McCarter_2009-1] Маккартер, Уильям Джон; Старрс, Джерард «Джерри»; Кандасами, Шива; Джонс, Род; Крисп, Малькольм (2009). «Конфигурации электродов для измерения удельного сопротивления бетона» . Журнал материалов ACI . 106 (3): 258–264.

[Lataste_2012-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Латаст, Жан-Франсуа (2012). «Измерение удельного электрического сопротивления». Неразрушающий контроль бетонных конструкций . Спрингер. стр. 77–85. ISBN 978-9-40072735-9 .

[Li_2009-3] Ли, Цзунцзин; Люнг, Кристофер; Си, Юньпин (2009). Структурный ремонт бетона . Тейлор и Фрэнсис . стр. 103–105. ISBN 978-0-415-42371-7 .

[Rendell_2002-4] Ренделл, Фрэнк; Жоберти, Рауль; Грэнтэм, Майк (2002). Изношенный бетон: осмотр и физико-химический анализ . Томас Телфорд. стр. 74–76. ISBN 0-7277-3119-Х .

[Broomfield_2003-5] Брумфилд, Джон П. (2003). Коррозия стали в бетоне: понимание, исследование и ремонт . Пресс для ложек.

[Kessler_2008-6] Кесслер; Полномочия; Вивас; Паредес; Вирмани (2008). Поверхностное сопротивление как показатель устойчивости бетона к проникновению хлоридов (PDF) . ЦБК. Архивировано из оригинала (PDF) 23 августа 2015 г.

[Neville_2006-7] Невилл, Адам М. (2006). Свойства бетона . Пирсон Эдьюкейшн Лимитед .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]