Измерение удельного электрического сопротивления бетона - Electrical resistivity measurement of concrete

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

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:^[1]

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

р это электрическое сопротивление образца, отношение напряжения к току (измеренное в Ом, Ω)

${ displaystyle ell}$ длина куска материала (измеряется в метры, м)

А - площадь поперечного сечения образца (измеряется в квадратных метрах, м²).

Недостатком этого метода является то, что контактное сопротивление может значительно увеличивать измеряемое сопротивление, вызывая неточность. Проводящие гели используются для улучшения контакта электродов с образцом.^[2]

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.^[3]

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 токовой катушкой, 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 которая постепенно увеличивается по мере схватывания цемента.^[4]

Методы на месте

Четыре зонда

Удельное электрическое сопротивление бетона на месте обычно измеряется с помощью четырех датчиков в Массив 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 результирующий потенциальное падение. Все датчики прикладываются к одной и той же поверхности образца, и, следовательно, метод подходит для измерения удельного сопротивления объемного бетона на месте.^[5]

Удельное сопротивление определяется по формуле:

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

V это Напряжение измеряется между двумя внутренними датчиками (измеряется в вольт, V)

я это текущий вводится в два внешних зонда (измеряется в усилители, А)

а равное расстояние между датчиками (измеряется в метры, м).

Арматура

Наличие арматура мешает измерению удельного электрического сопротивления, поскольку они проводят ток намного лучше, чем окружающий бетон. Это особенно верно, когда бетонное покрытие глубина менее 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. Сопротивление сильно влияет коррозия Скорость и электрохимические измерения требуют электрического подключения к арматуре. Удобно производить измерение сопротивления с помощью того же подключения.^[3]

Удельное сопротивление определяется по формуле:

{ displaystyle rho = 2RD}

р - измеренное сопротивление,

D - диаметр поверхностного зонда.

Отношение к коррозии

Коррозия - это электрохимический процесс. Скорость потока ионы между анод и катод области и, следовательно, скорость, с которой может произойти коррозия, зависит от удельное сопротивление бетона.^[6] 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 = 80–120 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.^[7] Удельное электрическое сопротивление бетонного покровного слоя снижается из-за:^[8]

Увеличение содержания воды в бетоне
Повышение пористости бетона
Повышение температуры
Повышение содержания хлоридов
Уменьшение карбонизация глубина

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

Стандарты

Стандарт ASTM C1202-10: Стандартный метод испытаний для электрического определения способности бетона сопротивляться проникновению хлорид-ионов
AASHTO TP 95 (2011), «Стандартный метод испытания удельного поверхностного сопротивления бетона на способность сопротивляться проникновению хлорид-ионов». Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, США
Обозначение AASHTO: T 358-151, Индикация удельного поверхностного сопротивления способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов

Смотрите также

использованная литература

^ Маккартер и др., 2009 г.
^ Латасте, стр.79-80
^ ^а ^б Латасте, стр.80
^ Ли и другие., стр.103-105.
^ Рендалл и другие., стр.74-76
^ Дж. П. Брумфилд, «Коррозия стали в бетоне: понимание, исследование и ремонт», Spoon Press (2003).
^ Кесслер, Пауэрс, Вивас, Паредес, Вирмани, Удельное поверхностное сопротивление как индикатор сопротивления проникновению хлоридов бетона В архиве 2015-08-23 в Wayback Machine, 2008 CBC.
^ A.M. Невилл, «Свойства бетона», Pearson Education Limited (2006).

Список используемой литературы

Маккартер В. Дж., Старрс Г., Кандасами С., Джонс Р., Крисп М., «Конфигурация электродов для измерения удельного сопротивления бетона», Журнал материалов ACI, Vol. 106, No. 3, 2009, pp. 258-264.
Маккартер, В. Дж .; Таха, HM; Сурьянто, B; Старрс, Г. «Двухточечные измерения удельного сопротивления бетона: межфазные явления в зоне контакта электрод-бетон» (PDF). Измерительная наука и технология. 26 (8). Дои:10.1088/0957-0233/26/8/085007.
Фрэнк Ренделл, Рауль Жоберти, Майк Грантам, Изношенный бетон: обследование и физико-химический анализ, Томас Телфорд, 2002 ISBN 0-7277-3119-X.
Латаст, Жан-Франсуа, «Измерение удельного электрического сопротивления», в Неразрушающий контроль бетонных конструкций, стр.77-85, Springer, 2012 г. ISBN 9400727356.
Цзунцзинь Ли, Кристофер Люн, Юньпин Си, Структурный ремонт в бетоне, Тейлор и Фрэнсис, 2009 г. ISBN 0-415-42371-6.

Категории

Неразрушающий контроль

[1] Маккартер и др., 2009 г.

[2] Латасте, стр.79-80

[Lataste80-3] а ^б Латасте, стр.80

[4] Ли и другие., стр.103-105.

[5] Рендалл и другие., стр.74-76

[J.P._Broomfield,_2003-6] Дж. П. Брумфилд, «Коррозия стали в бетоне: понимание, исследование и ремонт», Spoon Press (2003).

[7] Кесслер, Пауэрс, Вивас, Паредес, Вирмани, Удельное поверхностное сопротивление как индикатор сопротивления проникновению хлоридов бетона В архиве 2015-08-23 в Wayback Machine, 2008 CBC.

[A.M._Neville,_2006-8] A.M. Невилл, «Свойства бетона», Pearson Education Limited (2006).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]