Удельное электрическое сопротивление бетона может быть получено 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]
- R - электрическое сопротивление образца, отношение напряжения к току (измеряется в Ом , Ом).
- 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. [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 трансформатор используется для измерения удельного сопротивления 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 измеряется катушкой тока, намотанной вокруг части тороида ( трансформатор тока ). Этот метод удобен для измерения схватывания бетона, его гидратации и прочности. Влажный бетон имеет удельное сопротивление около 1 Ом-м, которое 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 группе Веннера . Причина использования четырех датчиков та же, что и в лабораторном методе - для устранения ошибок контакта. В этом методе к образцу в линию прикладывают четыре равноотстоящих зонда. Два внешних датчика 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. [5]
Удельное сопротивление определяется по формуле:
- 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 зондом 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. [3]
Удельное сопротивление определяется по формуле:
- 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, с которой может происходить коррозия, зависит от удельного сопротивления бетона. [6] Для измерения удельного электрического сопротивления бетона на два внешних датчика 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 довольно очевидна |
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 уменьшается из-за: [8]
- 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.
Стандарты
- Стандарт ASTM C1202-10: Стандартный метод испытаний для электрического определения способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов
- AASHTO TP 95 (2011), «Стандартный метод испытания удельного поверхностного сопротивления бетона на способность противостоять 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
Рекомендации
- ^ Маккартердр., 2009
- ^ Lataste, pp.79-80
- ^ a b Латасте, стр.80
- ^ Ли и др. , стр.103-105.
- ^ Рендалл и др. , стр.74-76
- ^ JP Broomfield, «Коррозия стали в бетоне: понимание, исследование и ремонт», Spoon Press (2003).
- ^ Кесслер, Пауэрс, Вивас, Паредес, Вирмани, Поверхностное сопротивление как индикатор сопротивления проникновению хлоридов в бетон. Архивировано 23 августа 2015 г. в Wayback Machine , 2008 CBC.
- ^ AM Невилл, «Свойства бетона», Pearson Education Limited (2006).
Библиография
- Маккартер В.Дж., Старрс Г., Кандасами С., Джонс Р., Крисп М., «Конфигурации электродов для измерения удельного сопротивления бетона» , ACI Materials Journal , Vol. 106, No. 3, 2009, pp. 258-264.
- Маккартер, WJ; 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). DOI : 10.1088 / 0957-0233 / 26/8/085007 .
- Фрэнк Ренделл, Рауль Жоберти, Майк Грантам, Разрушенный бетон: проверка и физико-химический анализ , Томас Телфорд, 2002 г. ISBN 0-7277-3119-X .
- Латаст, Жан-Франсуа, «Измерение удельного электрического сопротивления», в « Неразрушающей оценке бетонных конструкций» , стр.77-85, Springer, 2012 г. ISBN 9400727356 .
- Цзунджин Ли, Кристофер Люн, Юньпин Си, Структурный ремонт в бетоне , Тейлор и Фрэнсис, 2009 г. ISBN 0-415-42371-6 .
Категории
Неразрушающий контроль