Измерение удельного сопротивления бетона

Содержание
  1. Методика определения удельного электрического сопротивления бетона
  2. Измерение удельного электрического сопротивления бетона — Electrical resistivity measurement of concrete
  3. Содержание
  4. Лабораторные методы
  5. Два электрода
  6. Четыре электрода
  7. Трансформаторный метод
  8. Методы на месте
  9. Четыре зонда
  10. Арматура
  11. Отношение к коррозии
  12. Удельное электрическое сопротивление бетона на портландцементах разных заводов
  13. Измеритель удельного электрического сопротивления бетона PROCEQ Resipod. Электрическое сопротивление бетона
  14. Удельное электрическое сопротивление бетона
  15. Удельное электрическое сопротивление бетона
  16. Популярные записи
  17. Использование бетона в качестве электропроводного материала |
  18. Использование бетона в качестве электропроводного материала
  19. Электросопротивление бетона
  20. Токопроводящий бетон. Как сделать бетэл
  21. Удельное сопротивление грунта
  22. Величины расчетного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Методика определения удельного электрического сопротивления бетона

Определение удельного электрического сопротивления бетона производится на образце-кубе с размером ребра 20 см. Бетонная смесь заданного состава уплотняется глубинным вибратором в деревянной форме. Два противоположных борта которой обшиваются изнутри кровельной сталью и служат электродами. Свободная поверхность бетона укрывается пароизоляцией и утеплителем.

Предварительное выдерживание бетона перед началом прогрева должно быть таким же, как и в натуральных условиях. Температура бетона перед подачей на электроды напряжения должна соответствовать температуре в производственных условиях и составлять не ниже 2 °С. Прогрев образца осуществляется путем пропускания через бетон переменного тока. Заданный температурный режим выдерживается путем регулирования напряжения на электродах с помощью лабораторного трансформатора (латер-1 или латер-2).

Измерение электрического сопротивления бетона производится по схеме «амперметр — вольтметр» (рис. 81).

Рис. 81. Схема определения удельного сопротивления бетона

1 — рубильник; 2 — трансформатор; 3 — вольтметр; 4 — амперметр; 5 — форма

Удельное электрическое сопротивление вычисляется по формуле

(144)

где V — показания вольтметра, В;

I — показания амперметра, А.

После начала прогрева удельное электрическое сопротивление уменьшается от начальной величины до минимальной, затем начинает расти. После достижения минимальной величины прогрев образца и измерения следует продолжить для наиболее надежного фиксирования минимума на кривой удельного сопротивления.

Расчетная величина удельного электрического сопротивления ρрасч вычисляется по формуле (29) как среднее арифметическое результатов не менее чем трех опытов.

Источник

Измерение удельного электрического сопротивления бетона — Electrical resistivity measurement of concrete

Удельное электрическое сопротивление бетона может быть получено путем подачи тока на бетон и измерения напряжения отклика. Существуют разные методы измерения удельного сопротивления бетона.

Содержание

Лабораторные методы

Два электрода

Электрическое сопротивление бетона можно измерить путем подачи тока с помощью двух электродов, прикрепленных к концам образца с однородным поперечным сечением. Удельное электрическое сопротивление получается из уравнения:

ρ знак равно р А ℓ , <\ displaystyle \ rho = R <\ frac <\ ell>>, \, \!> R — электрическое сопротивление образца, отношение напряжения к току (измеряется в Ом , Ом). ℓ <\ displaystyle \ ell> длина куска материала (измеряется в метрах , м) A — площадь поперечного сечения образца (измеряется в квадратных метрах, м 2 ).

Недостатком этого метода является то, что контактное сопротивление может значительно увеличивать измеряемое сопротивление, вызывая неточность. Проводящие гели используются для улучшения контакта электродов с образцом.

Четыре электрода

Проблему контактного сопротивления можно решить, используя четыре электрода. Два концевых электрода используются для подачи тока, как и раньше, 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 нет значительного тока через электроды напряжения и, следовательно, нет падения напряжения на контактных сопротивлениях.

Трансформаторный метод

В этом методе для измерения удельного сопротивления используется трансформатор без прямого контакта с образцом. Трансформатор состоит из первичной обмотки, которая питает цепь переменным напряжением, и вторичной обмотки, образованной тороидом из бетонного образца. Ток в образце регистрируется катушкой тока, намотанной вокруг части тороида ( трансформатор тока ). Этот метод удобен для измерения схватываний бетона, его гидратации и прочности. Влажный бетон имеет удельное сопротивление около 1 Ом-м, которое постепенно увеличивается по мере схватывания цемента.

Методы на месте

Четыре зонда

Удельное электрическое сопротивление бетона на месте обычно измеряется с помощью четырех датчиков в группе Веннера . Причина использования четырех зондов такая же, как и в лабораторном методе — для устранения ошибок контакта. В этом методе к образцу в линию прикладывают четыре равноотстоящих зонда. Два внешних зонда наводят ток на образец, а два внутренних электрода измеряют результирующее падение потенциала . Все датчики прикладываются к одной и той же поверхности образца, и, следовательно, метод подходит для измерения удельного сопротивления объемного бетона на месте.

Удельное сопротивление определяется по формуле:

ρ знак равно 2 π а V я <\ displaystyle \ rho = 2 \ pi a <\ frac >> V — напряжение, измеренное между двумя внутренними датчиками (измеренное в вольтах , В) I — ток, подаваемый на два внешних датчика (измеряется в амперах , А) a — равное расстояние между датчиками (измеряется в метрах , м).

Арматура

Наличие арматурных стержней мешает измерению удельного электрического сопротивления, поскольку они проводят ток намного лучше, чем окружающий бетон. Это особенно актуально, когда глубина бетонного покрытия меньше 30 мм. Чтобы свести к минимуму эффект, обычно избегают размещения электродов над арматурным стержнем или, если это необходимо, их размещают перпендикулярно арматурному стержню.

Однако измерение сопротивления между арматурным стержнем и одиночным датчиком на бетонной поверхности иногда проводят в сочетании с электрохимическими измерениями. Удельное сопротивление сильно влияет на скорость коррозии , и для электрохимических измерений требуется электрическое соединение с арматурой. Удобно производить измерение сопротивления с помощью того же подключения.

Удельное сопротивление определяется по формуле:

ρ знак равно 2 р D <\ displaystyle \ rho = 2RD> R — измеренное сопротивление, D — диаметр поверхностного зонда.

Отношение к коррозии

Коррозия — это электрохимический процесс. На скорость потока ионов между анодной и катодной областями и, следовательно, скорость, с которой может происходить коррозия, влияет удельное сопротивление бетона. Для измерения удельного электрического сопротивления бетона к двум внешним датчикам подается ток, и между двумя внутренними датчиками измеряется разность потенциалов. Эмпирические испытания позволили определить 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 определена

Эти значения следует использовать с осторожностью, поскольку есть веские доказательства того, что диффузия хлоридов и поверхностное электрическое сопротивление зависят от других факторов, таких как состав смеси и возраст. Удельное электрическое сопротивление бетонного покровного слоя снижается из-за:

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

Когда удельное электрическое сопротивление бетона низкое, скорость коррозии увеличивается. При высоком удельном электрическом сопротивлении, например, в случае сухого и карбонизированного бетона, скорость коррозии снижается.

Источник

Удельное электрическое сопротивление бетона на портландцементах разных заводов

Завод-изготовитель цемента Величины удельного электрического сопротивления бетона, Ом · м
начального минимального
Акмянский 8,9 6,5
Алексеевский 7,4 4,9
Амвросиевский 4,8 3,5
«Арарат» 8,4
Белгородский 18,8 12,2
«Большевик» 12,4 8,6
Брянский 11,6 8,1
Воркутинский 8,7 6,2
Воскресенский 7,2 4,9
«Гигант»
Жигулевский 9,6 7,4
Каспский 6,6
Николаевский 6,2
Новоздолбуновский 11,6 9,4
Новотроицкий 12,1 6,7
Подольский 11,5 9,7
Первомайский 9,8 6,6
Ростовский 8,5 7,2
Себряковский 9,9
Сенгилеевский 23,4 16,3
Сланцевский
Спасский 4,9
Старооскольский
Сухоложский 10,6 6,9
Ульяновский 7,4 4,8
Чернореченский 7,9 5,5

Примечание. Приведенные величины ρ являются ориентировочными. Они получены для бетонов с расходом цемента 415 кг/м 3 и воды 185 л/м 3 при скорости подъема температуры 10 °С в час и температуре изотермического прогрева 70 °С. Величины ρ могут изменяться при поступлении на завод сырья из другого карьера или при изменении схемы отсоса газов и пыли в обжиговых печах.

Методика определения удельного электрического сопротивления бетона

Определение удельного электрического сопротивления бетона производится на образце-кубе с размером ребра 20 см. Бетонная смесь заданного состава уплотняется глубинным вибратором в деревянной форме. Два противоположных борта которой обшиваются изнутри кровельной сталью и служат электродами. Свободная поверхность бетона укрывается пароизоляцией и утеплителем.

Предварительное выдерживание бетона перед началом прогрева должно быть таким же, как и в натуральных условиях. Температура бетона перед подачей на электроды напряжения должна соответствовать температуре в производственных условиях и составлять не ниже 2 °С. Прогрев образца осуществляется путем пропускания через бетон переменного тока. Заданный температурный режим выдерживается путем регулирования напряжения на электродах с помощью лабораторного трансформатора (латер-1 или латер-2).

Измерение электрического сопротивления бетона производится по схеме «амперметр — вольтметр» (рис. 81).

Рис. 81. Схема определения удельного сопротивления бетона

1 — рубильник; 2 — трансформатор; 3 — вольтметр; 4 — амперметр; 5 — форма

Удельное электрическое сопротивление вычисляется по формуле

(144)

где V — показания вольтметра, В;

I — показания амперметра, А.

После начала прогрева удельное электрическое сопротивление уменьшается от начальной величины до минимальной, затем начинает расти. После достижения минимальной величины прогрев образца и измерения следует продолжить для наиболее надежного фиксирования минимума на кривой удельного сопротивления.

Расчетная величина удельного электрического сопротивления ρрасч вычисляется по формуле (29) как среднее арифметическое результатов не менее чем трех опытов.

Пример расчета электропрогрева

Дано: железобетонный ростверк высотой 0,6 м, шириной 0,7 м, длиной 16 м и прогреть до приобретения бетоном марки М200 на портландцементе марки 400 70 % R28 при температуре воздуха минус 10 °С. Опалубка деревянная толщиной 40 мм, скорость ветра 0,5 м/с. Трансформатор для электропрогрева бетона типа ТМОБ-63. Удельное сопротивление бетона ρрасч = 8 Ом · м.

Вычисляем модуль поверхности ростверка:

Принимаем скорость подъема температуры 8 °С в час, так как ростверки густо армированы, а температуру изотермического прогрева 70 °С. Определяем требуемую удельную мощность по табл. 8 (пренебрегая несколько большей скоростью ветра, что дает незначительную погрешность), интерполируя между значением мощности для Mп = 6 и Mп = 10, tп = 60 °С и tп = 80 °С.

Получаем P = 6,3 кВт/м 3 .

Электропрогрев ростверка возможно осуществить стержневыми электродами или путем периферийного прогрева полосовыми электродами.

В связи с необходимостью бетонирования только одного ростверка выбираем не периферийный прогрев с помощью электродов на инвентарных щитах, а прогрев стержневыми электродами, размещенными в шахматном порядке, так как в верхней части ростверка располагается сетка с квадратными ячейками 0,15×0,15 м. Принимаем в соответствии с размерами ячеек сетки расстояния между электродами b = 0,15 м. По графику на рис. 21 находим, что требуемая мощность обеспечивается при b = 0,15 м в случае применения напряжения 85 В для ρрасч = 8 Ом · м.

Определим продолжительность изотермического прогрева бетона. Учитывая, что при прогреве стержневыми электродами конструкций с армированием, аналогичных нашему ростверку, перепады температуры соответствуют примерно 15 °С, т.е. температура на наименее нагретых участках составляет 70 — 15 = 55 °С. Пользуясь графиком на рис. 2, б, находим, что за время подъема температуры с 2 до 55 °С со скоростью 8 °С в час в течение (средняя температура примерно 30 °С) бетон приобретает прочность 13 % R28. Остальную долю прочности до 70 % бетон при температуре 55 °С приобретает за 33 ч (прочностью, приобретаемой бетоном в процессе остывания, пренебрегаем).

Источник

Измеритель удельного электрического сопротивления бетона PROCEQ Resipod. Электрическое сопротивление бетона

Удельное электрическое сопротивление бетона

Удельное электрическое сопротивление бетона

Проводником электрического тока при электродном прогреве является жидкая фаза, представляющая собой воду с растворенными в ней минералами цементного клинкера. Твердые компоненты — сухие зерна цемента и заполнителей — практически не проводят электрический ток. Электропроводность бетона обусловливается качеством и количеством жидкой фазы. Однако в расчетах электрических параметров электропрогрева используют характеристику обратную электропроводности — удельное электрическое сопротивление (р). Удельное электрическое сопротивление представляет собой сопротивление прохождению электрического тока через кубик бетона с размером ребра в 1 см. На величину электрического сопротивления жидкой фазы существенное влияние оказывает содержание щелочей в цементе.Разница в значениях р бетонов, приготовленных на портландцементах одинакового минералогического состава, но содержащих различное количество щелочей, может достигать 5 раз .Увеличение количества жидкой фазы в бетоне вызывает уменьшение р, а уменьшение количества жидкой фазы — его увеличение.Так, например, увеличение водосодержания с 135 до 225 л на м3 бетона приводит к снижению р в 2,4 . 2,6 раза.Введение в бетон химических добавок — электролитов, приводит к уменьшению р. Причем, снижение р тем больше, чем выше значение р бетона без добавок . Введение поверхностно-активных или воздухововле-кающих добавок не изменяет р.Удельное электрическое сопротивление бетона на гидравлическом вяжущем не является величиной постоянной, а изменяется в процессе его твердения .Процесс изменения р характеризуется тремя периодами. Сразу после за-творения цемента водой происходит уменьшение р до величины, равной 0,6. 0,85 от начального значения (первый период). Происходит это вследствие увеличения концентрации электролитов в жидкой фазе, а при электропрогреве и подвижности ионов в связи с повышением температуры бетона. Эту величину р принято называть минимальным удельным электрическим сопротивлением бетона (р мин.).Второй период характеризуется определенным балансом, при котором величина р на какое-то время стабилизируется. Подобное состояние объясняется следующим: уменьшение р вследствие увеличения концентрации ионов в жидкой фазе компенсируется увеличением р из-за постепенного снижения ее количества.В третьем периоде величина р постоянно возрастает вследствие интенсификации уменьшения количества жидкой фазы из-за химического и адсорбционного связывания воды и испарения ее в окружающую среду, а также нарушения сплошности наполненных жидкой фазой капилляров, что препятствует прохождению электрического тока. Интенсивность роста р обусловливается скоростью гидратации цемента, темпом твердения бетона и уменьшением во-досодержания.Удельное электрическое сопротивление бетонов на пористых заполнителях зависит от тех же факторов, что и бетонов на плотных заполнителях. Однако имеется некоторая специфика в изменении р. Так, в начальный период прогрева р бетонов на пористых заполнителях выше, чем обычных бетонов с таким же расходом цемента и воды, что обусловливается поглощением жидкой фазы пористыми заполнителями. По мере подъема температуры жидкая фаза вытесняется из заполнителя в межзерновое пространство бетона вследствие расширения защемленного в его порах воздуха, и величина р соответственно понижается.

Популярные записи

Использование бетона в качестве электропроводного материала |

Использование бетона в качестве электропроводного материала

В настоящее время бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение в различных областях техники. Новые области применения бетона потребовали и новых зйаний о его свойствах. Наряду с изучением физико-механических свойств сейчас стали уделять большое внимание электротехническим свойствам бетона и, как следствие этого, были начаты работы по созданию бетонов с заранее заданными электрическими характеристиками.

Во многих странах ведутся работы по созданию специальных бетонов с заданными электрическими свойствами, а также по исследованию и использованию электрических свойств обычных строительных бетонов. Интерес к этой работе обусловлен большими перспективами, которые откроются перед строительством, электроэнергетикой и другими отраслями техники в том случае, если будут найдены надежные пути превращения бетона в электропроводящий материал.

Изучение электрических свойств бетонов и создание новых типов электропроводящих бетонов идет в двух направлениях.

1.Создание электропроводящих бетонов с малым удельным электрическим сопротивлением и стабильностью электрических параметров во времени при изменяющихся условиях эксплуатации.

2.Изучение электрических свойств существующих бетонов и создание бетонов с улучшенными электроизоляционными свойствами: высоким удельным электрическим сопротивлением, малым значением диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, высокой электрической прочностью.

Разделение материалов на конструктивные и электротехнические существует во всех отраслях техники. Это объясняется тем, что известные электротехнические материалы по технико-экономическим показателям, а иногда из-за специфических физико-механических свойств, не могут быть использованы как конструктивные. Попытки использовать электроизоляционные или электропроводящие свойства обычного бетона делались и раньше, однако все они, как правило, неудачны, так как бетон не обладал стабильными электрическими свойствами, а регулировать их в заданных границах не представлялось возможным. Поэтому создание на основе обычного бетона материала, обладающего высокими конструктивными и необходимыми заранее заданными электрическими свойствами, является задачей большого народнохозяйственного значения.

Обычный бетон в определенных температурно-влажностных условиях обладает способностью проводить электрический ток, однако это его свойство является не стабильным. Кроме того, в большинстве случаев электропроводность обычного бетона рассматривается как вредная, так как с ней связана электрокоррозия арматуры в железобетонных конструкциях под воздействием блуждающих токов.

В ряде случаев эту способность пытаются использовать для целей заземления некоторых строительных конструкций, работающих под воздействием электрического тока. Последнее возможно лишь в том случае, если бетон будет стабильным проводником тока. Однако при сезонных колебаниях температуры и влажности электрическое сопротивление обычного бетона меняется на 6—8 порядков. Объясняется это тем, что он обладает ионным характером проводимости. При насыщении бетона водой происходит переход легкорастворимых компонентов цементного камня в жидкую фазу и он становится полупроводником с низким удельным электрическим сопротивлением. Высушивание же бетона приводит к росту его сопротивления.

Предлагались различные способы улучшения электрических свойств бетона. Большинство из них основывалось на том, чтобы воспрепятствовать проникновению влаги внутрь бетона или уменьшить ее влияние. Разработанный во Франции так называемый «изоляционный бетон Ламберта» приготавливался на водных битумных эмульсиях. Заполняя поры, образующиеся в теле бетона, битум затруднял его увлажнение, стабилизируя тем самым электрическое сопротивление. Бетон, предварительно высушенный, а затем покрытый или пропитанный с поверхности различными изоляционными составами, применяется во многих странах для изготовления токоограничивающих бетонных реакторов. В целях увеличения электрического сопротивления бетона, предназначенного для изготовления железобетонных шпал, в его состав вводились ионно-обменные смолы, которые связывали образующиеся при увлажнении бетона свободные ионы. Уменьшение концентрации ионов в жидкой фазе приводило к снижению электропроводности как самой жидкой фазы, так и бетона в целом. Наконец, высказывались предложения о получении изоляционных бетонов на основе полной замены цементной связки на полимерную. В зарубежной практике наибольшее распространение получил способ использования полимерных связок для получения электро-изоляцонных пластобетонов, в частности эпоксидного бетона.

Попытки использовать проводящие свойства бетона во влажном состоянии имели ограниченный успех. Объясняется это тем, что влажный бетон, с одной стороны, не выдерживал импульсов тока, с другой — при низких температурах, когда вода, находящаяся в бетоне, замерзала, он становился плохим проводником.

Характерная особенность большинства упомянутых выше работ заключалась в том, что бетон рассматривался с электрической точки зрения как нечто единое без достаточного учета его химического и фазового состава, микро- и макроструктуры, особенностей физико-химических процессов, приводящих к образованию его как материала.

В основу ведущихся исследований положен иной принцип получения как токопроводящих, так и изоляционных бетонов. Для изоляционных бетонов это, во-первых, комплексное изучение свойств отдельных компонентов цементного вяжущего и различных их сочетаний, что позволило выделить те из них, которые бы в наибольшей степени приближались к диэлектрикам и, во-вторых, установление роли пористости бетона и определение границы, опасной в электрическом отношении. Для электропроводящих бетонов это, во-первых, отыскание токопроводящёй добавки, изменяющей свойства бетона в сторону повышения его электропроводности и, во-вторых, получение на ее основе композиционного материала — специального бетона со всеми характерными качествами проводника электрического тока.

В результате этих работ был создан электропроводящий бетон, названный бетэлом, обладающий, наряду с конструктивными свойствами, способностью проводить электрический ток.

На основании теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что изменение в нужном направлении фазового состава и структуры цементного камня и бетона, а также использование токопроводящих добавок является одним из основных путей получения бетонов с заданными электрическими свойствами. Этого следует добиваться не только за счет выбора исходного вяжущего, заполнителя и добавок, но и создания оптимального с точки зрения электрических свойств режима твердения. В ранее выполненных работах в нашей стране и за рубежом первое учитывалось недостаточно, а второе не принималось во внимание вообще.

Связка, используемая в бетоне, может быть самой различной и в зависимости от ее вида различают следующие типы бетона: пластобетона, полимерцементный бетон и бетон на цементном вяжущем. Если проанализировать их с точки зрения электрической, конструктивной и экономической эффективности, то можно сказать, что наиболее подходящим для электрических целей является бетон на цементном вяжущем, так как он имеет, помимо высоких конструктивных и технико-экономических показателей, достаточно хорошую короностойкость и дугостойкость. Поэтому работа по применению бетона для электротехнических целей и должна развиваться в направлении использования обычного цементного бетона с учетом различных методов, улучшающих его электрические свойства.

Предварительные исследования прочностных и электрических свойств бетэла показали, что он может быть получен с большим диапазоном электрических и механических свойств:

Удельное электрическое сопротивление, ом-см10—104

Прочность на сжатие, кг/см285—250

Прочность на растяжение, кг/см215—30

Объемный вес, г/см21,8—2,2

Допустимая плотность тока, а/см210—0,1

Рабочий диапазон температуры, °С—60°—I-150°

Рабочая температура перегрева, °С120

Допустимая скорость перегрева, °С/сек200

Удельная разрушающая энергия при однократном включении токовой нагрузки, вт-сек/см3230—300

Удельный объем, необходимый для рассеивания энергии 1 Мвт-сек при перегреве на 1°С, 0,57

Удельная теплоемкость, ккал/г-град0,22

Электропроводящие бетоны относятся к числу дешевых и доступных материалов. Их стоимость лишь в некоторых случаях будет незначительно превышать стоимость обычных строительных бетонов. Это объясняется тем, что при изготовлении электропроводящих бетонов и конструкций на их основе используются распространенные составляющие — вяжущие, добавки, заполнители, а также в основном освоенные промышленностью технологические процессы.

Бетэл может найти широкое применение в области гражданского и сельскохозяйственного строительства. Панели стен и перекрытий, полы, кровли с внутренним водостоком, фундаменты опор линий ЛЭП, — вот далеко не полный перечень конструкций из него.

Бетэл как всякий проводник при прохождении электрического тока нагревается. Это позволяет широко использовать его для создания электроотопительных элементов зданий. В качестве нагревательных элементов могут быть использованы без больших изменении конструкций и технологической оснастки применяемые в настоящее время стеновые панели и плиты междуэтажных перекрытий. Конструкции из электропроводящего бетона позволят отказаться от сложных существующих систем отопления, обеспечат возможность создания индивидуального микроклимата в жилых помещениях, позволят предложить ряд принципиально новых решений отдельных узлов, обеспечат сокращение сроков монтажа зданий, приведут к снижению целого ряда эксплуатационных расходов, особенно в условиях сурового климата.

Электросопротивление бетона

Процесс изменения электросопротивления характеризуется тремя периодами. В первый (начальный) период значение его уменьшается до 0,5—0,85 своего начального значения из-за увеличения концентрации электролитов в жидкой фазе и подвижности ионов при увеличении температуры бетона. Во втором периоде сопротивление достигает минимального значения и некоторое время практически стабилизируется вследствие равновесной насыщенности раствора жидкой фазы. В третьем периоде сопротивление интенсивно возрастает вследствие адсорбционного и химического связывания воды, а также частичного ее испарения в процессе прогрева. Интенсивность роста электросопротивления тем быстрее, чем выше температура и больше продолжительность изотермического выдерживания бетона. К слову сказать, если вы уже успели купить торшеры напольные для своего еще только строящегося жилища, не спешите их устанавливать пока не застыл бетон и не закончены строительные работы.

С повышением сопротивления уменьшается тепловыделение в прогреваемых материалах, чем и объясняется снижение температуры бетона в процессе длительного прогрева. При электропрогреве, как правило, следует применять малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса 2—5 см.

При прогреве бетона на пористых заполнителях в начальный период электрическое сопротивление выше, чем у бетона на плотных заполнителях с таким же расходом цемента и воды. По мере подъема температуры жидкая фаза мигрирует из заполнителей в растворную часть вследствие расширения воздуха и электросопротивление понижается.

Электропроводность стальной арматуры неизмеримо больше, чем бетона, а поэтому при прогреве железобетона ток преимущественно проходит по арматуре. Этим и объясняется неравномерность распределения электрических и тепловых полей в железобетонных конструкциях, а также перегрев бетона вблизи электродов и арматуры. В различных точках прогреваемых конструкций температура бетона не должна отличаться более чем на 15° С по длине и на 10° С по сечению. Включать ток при электропрогреве конструкций необходимо с таким расчетом, чтобы температура бетона не упала ниже 3—5° С. Повышать температуру как по условиям твердения бетона, так и по условиям уменьшения потребляемой мощности следует постепенно. Во всяком случае температура бетона в опалубке монолитных конструкций должна подниматься со скоростью не более 15—20° С/ч.

Температура изотермического прогрева для бетонов на быстротвердеющих цементах не должна превышать 60—70° С, а на шлакопортландцементах и нормальных портландцементах 80—90° С. Чем меньше модуль поверхности, тем меньше должна быть и максимально допускаемая температура в конструкции.

Обычно для прогрева монолитных конструкций электрический ток подводится от трансформаторов через распределительные щиты и софиты с помощью металлических электродов. Электропрогрев железобетонных конструкций, как правило, осуществляется через понизительные трансформаторы. Неармированные бетонные и малоармированные железобетонные конструкции (с насыщением арматурой не более 50 кг/м3 бетона) могут прогреваться и от сети с напряжением тока до 220 В (иногда до 380 В). Поэтому при больших объемах работ и недостатке трансформаторов такие конструкции, как фундаменты, полы и т. п., следует прогревать током повышенного напряжения, а трансформаторы использовать для прогрева железобетонных конструкций.

Токопроводящий бетон. Как сделать бетэл

Многие рассматривают возможность использования электропроводного бетона (БЭТЭЛА) в гражданском строительстве, поэтому в настоящее время большое внимание уделяется не только исследованию механических свойств бетона, но и его физико-электротехническим характеристикам. Мы говорим о разработке добавок в бетон с заранее заданными электрическими характеристиками. Например добавки, которые обеспечили бы электропроводность бетона. БЕтонЭлектропроводный — сокращенно бетэл.

Найден путь превращения бетона в электропроводящий материал и это ведет к революционным изменениям в строительстве и электроэнергетике!

Деление материалов на конструктивные и электротехнические всегда существовало во всех отраслях техники. Объяснить это можно тем, что известные электротехнические материалы из-за специфических физико-механических свойств, как правило, невозможно было использовать как конструктивные.

Обычный бетон при определенной температуре и влажности обладает способностью проводить электрический ток, но это его качество не является стабильным. Помимо этого, в большинстве случаев электропроводность обычного бетона приносила только вред, так как под воздействием блуждающих токов сильно повышалась коррозия арматуры в железобетонных изделиях.

Эту способность пытались использовать для заземления строительных конструкций, эксплуатирующихся под воздействием электрического тока. Но такое использование бетона возможно только в том случае, если он будет стабильным электропроводником, тогда как сезонные колебания температуры и влажности изменяло электрическое сопротивление бетона в 5-10 раз. Объясняется это тем, что насыщение бетона водой приводит к переходу легкорастворимых компонентов цементного камня в жидкую фазу и бетон становится полупроводником. Соответственно высушивание бетона приводит к резкому падению проводимости.

Улучшить электрические свойства бетона предлагалось разными способами, большинство из которых должно было воспрепятствовать проникновению влаги внутрь бетона или уменьшить ее воздействие. Во Франции был придуман, так называемый, «изоляционный бетон Ламберта», который приготавливался на водных битумных эмульсиях. Битум, заполняя поры в теле бетона, затруднял его увлажнение, стабилизируя электрическое сопротивление. Для повышения электросопротивления бетона, используемого для изготовления железобетонных шпал, в состав его вводили ионно-обменные смолы, которые связывали появляющиеся при увлажнении бетона свободные ионы, что приводило к снижению электропроводности жидкой фазы бетона, и всего материала в целом. Также, высказывались предложения полностью заменить цементную связку на полимерную, чтобы получить изоляционный бетон. Но до сих пор, попытки использовать проводящие свойства бетона во влажном состоянии не имели большого успеха.

В основу нынешних научных исследований положен совершенно другой принцип получения как токопроводящих, так и изоляционных бетонов:

  • для изоляционных бетонов ведется комплексное изучение свойств компонентов цементного вяжущего и различных их сочетаний, чтобы выделить те из них, которые в наибольшей степени близки к диэлектрикам, изучение роли пористости бетона.
  • для электропроводящих бетонов ведутся изыскания токопроводящих добавок в бетонную смесь, которые изменят свойства бетона в сторону повышения электропроводности. На этой основе ведутся попытки создать композиционный материал — специальный бетон с характерными качествами проводника электрического тока.

В результате исследовательских работ был создан электропроводящий бетон, который назвали бетэлом. Бетэл наряду со стандартными конструктивными свойствами обладает способностью проводить электрический ток. Предварительные исследования прочностных и электрических свойств бетэла показали, что он может быть получен с большим диапазоном электрических и механических свойств. Бетэл может найти широкое применение для изготовления панелей стен и перекрытий, полов, кровель с внутренним водостоком, фундаментов опор линий ЛЭП и так далее.

Как любой проводник при прохождении тока, бетэл нагревается, что позволит применять его для создания электроотопительных элементов строительных сооружений. В качестве нагревательных элементов можно будет использовать обычные стеновые панели и плиты межэтажных перекрытий. Конструкции из электропроводящего бетона позволят отказаться от сложных существующих систем отопления, позволят предложить множество принципиально новых решений, приведут к снижению эксплуатационных расходов, особенно в условиях холодного климата.

Эта книга – обзор, подготовленный Зональным НИИ типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий (СибЗНИИЭП).Обзор посвящен исследованию и перспективам применения в гражданском строительстве нового конструктивного и электропроводящего материала – электропроводящего бетона (БЭТЭЛА).В обзоре рассмотрены вопросы исследования физико-механических и электрических свойств бэтэла , технологии его получении и изготовления конструкций, а также использование его для изготовления нагревательных (отопительных) элементов и конструкций для электрических систем отопления жилых и общественных зданий.

Удельное сопротивление грунта

Величины расчетного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м) Сопротивление заземления для комплектаZZ-000-015, Ом Сопротивление заземления для комплектаZZ-000-030, Ом Сопротивление заземления для комплектаZZ-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 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 расчетного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ с результатами замеров сопротивления заземления.

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector