بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر میزان مقاومت الکتریکی بتن

پارامترهای تاثیرگذار بر میزان مقاومت الکتریکی بتن به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که ابتدا عوامل ذاتی موثر بر مقاومت الکتریکی بتن و سپس عوامل ساختاری و محیطی موثر بر اندازه گیری مقاومت الکتریکی بتن مورد بحث قرار خواهند گرفت.

در نوشتارهای قبل مقاومت الکتریکی بتن را تعریف کردیم و اهداف استفاده از آن و نحوه اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بتن را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین به طور خلاصه عوامل تاثیرگذار بر میزان مقاومت را نیز بیان کردیم. در این مجال به شرح مفصل هر یک از این عوامل خواهیم پرداخت.

برای اینکه بهتر بتوانید مطالب را با هم مرتبط کنید بهتر است این مقاله را بخوانید:

مقاومت الکتریکی بتن چیست، عوامل تاثیرگذار بر آن کدامند و چگونه ارزیابی می شود؟

عوامل ذاتی موثر بر مقاومت الکتریکی بتن

تاثیر نسبت آب به سیمان بر مقاومت الکتریکی بتن

به طور کلی نسبت آب به سیمان یکی از عوامل اصلی در نفوذپذیری بتن و خصوصیات آن است. نسبت بالای آب به سیمان، منجر به ایجاد فضای خالی بیشتر و تخلخل بالای بتن خواهد شد و در نتیجه مقاومت الکتریکی بتن را کاهش می دهد که نشان دهنده بتن نفوذ پذیر است. با این حال بتن حاوی مواد سیمانی مکمل مانند سرباره، برای نسبت های مختلف آب به سیمان رفتار نامنظمی نشان می دهند. به عنوان مثال افزایش نسبت آب به سیمان دارای مکمل از ۰٫۳۵ به ۰٫۶۵ باعث افزایش مقادیر مقاومت الکتریکی در این نوع بتن می شود که به معنای بتن با نفوذپذیری کمتر می باشد.


علاوه بر این اندازه گیری مقاومت الکتریکی تحت تاثیر درجه هیدراتاسیون بتن قرار می گیرد. زیرا هیدراتاسیون بیشتر به طور معمول تخلخل بتن و نحوه اتصال این منافذ را کاهش می دهد.

نتایج حاصله از مطالعات تجربی انجام شده بر روی ترکیبات مختلف بتن با دامنه های متفاوت نسبت آب به سیمان نشان می دهد که با افزایش این نسبت، رسانایی الکتریکی بتن افزایش می یابد. درون یک بتن سخت شده، هدایت الکتریکی از طریق مایع موجود در منافذ جریان می یابد. بنابراین حجم نسبی منافذ به هم پیوسته، مقاومت الکتریکی بتن را کنترل می کند.

تاثیر اندازه و نوع سنگدانه ها بر مقاومت الکتریکی بتن

به طور کلی سنگدانه ها بسته به محل و اندازه آن ها مقاومت الکتریکی بالاتری نسبت به خمیر سیمانی سخت شده دارند؛ زیرا تخلخل کمتری دارند. مطالعات تجربی انجام شده در این زمینه نشان می دهد که افزایش میزان سنگدانه منجر به مقاومت الکتریکی بالاتری می شود. به نوعی که مقاومت مخلوط حاوی ۶۰% سنگدانه با اندازه ۱۶ تا ۳۲ میلی‌متر تقریبا ۳ برابر بیشتر از خمیر سیمان سخت شده است.

سنگنداهای استفاده شده در بتن که در مقاومت الکتریکی بتن موثر هستند
  • افزایش میزان سنگدانه و کاهش خمیر سیمان برای یک حجم معین منجر به مقاومت بیشتر بتن می شود. دلیل این امر، جایگزینی خمیر سیمان سخت شده متخلخل با سنگدانه های متراکم تر است.
  • همچنین اندازه سنگدانه های بزرگ تر منجر به مقاومت الکتریکی بالاتر می شوند.
  • نوع سنگدانه ها هم بر مقاومت الکتریکی بتن تاثیر می گذارد. به عنوان مثال سنگدانه های سنگ آهک خرد شده نسبت به شن مقاومت بالاتری ایجاد می کنند.
  • از طرفی شکل سنگدانه ها نیز در میزان مقاومت الکتریکی بتن موثر است. به نحوی که سنگدانه‌های دارای شکل نامنظم و خشن، مقاومت الکتریکی بالاتری نسبت به سنگدانه‌های مسطح و گرد ایجاد می‌کنند.

تاثیر شرایط پخت بر مقاومت الکتریکی بتن

تکامل مقاومت بتن تحت تاثیر شرایط پخت آن قرار می گیرد. دو عنصر اساسی و کلیدی موثر در این مقوله عبارتند از درجه هیدراتاسیون ماده سیمانی و میزان اشباع نمونه.

بر اساس مطالعات انجام شده نمونه ای که در حین پخت به صورت ایزوله و محافظت شده باشد از مقاومت بیشتری نسبت به نمونه هایی که در حین آزمایش در محیط اشباع شده قرار گرفته اند، برخوردارند.

عوامل ساختاری و محیطی موثر در اندازه گیری مقاومت الکتریکی بتن

وجود میلگرد در بتن و تاثیر آن بر مقاومت الکتریکی بتن

با توجه به اینکه شارهای جریان الکتریکی مسیرهایی با کمترین مقاومت را طی می‌کنند، وقتی میلگرد در بتن تعبیه شده باشد، میدان جریان تغییر پیدا خواهد کرد. با این حال تناوب در میدان الکتریکی به عوامل مختلفی از جمله جهت‌گیری میلگردها، قطر و فاصله میلگردها از هم و عمقی که میلگردها در آن قرار دارند، بستگی دارد.

لازم به ذکر است که در بلوک های بتنی با توجه به اینکه هیچ میلگرد جانبی وجود ندارد و همه میلگردها در یک جهت هستند، لذا میزان مقاومت الکتریکی کاهش می یابد؛ اما در سازه های بتن آرمه معمولا بیشتر دیده می شود که میلگردها در هر دو جهت وجود داشته و از نظر الکتریکی به هم متصل شده اند که این می تواند در میزان مقاومت الکتریکی بتن تاثیر داشته باشد.

به طور کلی می‌توان گفت وجود میلگرد در بتن می‌تواند اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بتن را مخصوصا در روش اندازه‌گیری پروب‌های مربعی و یا خطی چهارگانه با خطا مواجه کند.

وجود ترک در پوشش بتن و میزان مقاومت الکتریکی آن

وجود ترک در بتن می تواند میزان مقاومت الکتریکی بتن را تحت تاثیر قرار دهد. در صورتی که جریان الکتریکی وارده به بتن در جهت عمود بر ترک ها وارد شود مشروط بر اینکه ترک های موجود عایق نباشند، هیچ تاثیری در اندازه گیری مقاومت الکتریکی بتن مشاهده نخواهد شد؛ اما در صورتی که ترک های موجود در بتن عایق باشند، موجب افزایش مقاومت الکتریکی بتن می شوند و چنانچه جریان در راستای ترک های عایق وارد بتن شود موجب کاهش مقاومت الکتریکی بتن خواهد شد.

همچنین آزمایشات انجام شده بر روی نمونه های مختلف بتن نشان داده است که عمق ترک رابطه مستقیمی با میزان مقاومت الکتریکی بتن دارد و افزایش عمق باعث افزایش مقاومت می گردد. این تغییر در مقاومت الکتریکی بتن و یا هدایت الکتریکی آن موجب شده برای یافتن ترک های موجود در بتن از روش القای جریان الکتریکی به بتن و اندازه گیری و مشاهده رفتار جریان الکتریکی در بتن استفاده شود.

شکل هندسی بتن و تاثیر آن بر مقاومت الکتریکی بتن

برای عناصر بتنی با اندازه‌های کوچک، الگوی میدان الکتریکی ایجاد شده در بتن بسیار متغیر بوده و قابل انحراف است. لذا در اندازه‌های کوچک بتن از یک ضریب اصلاحی در اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بتن استفاده می‌شود که مقدار آن بین ۱٫۸ تا ۱٫۹ می‌باشد.

همچنین در مطالعات آزمایشگاهی مشخص شده که میزان مقاومت الکتریکی بتن در لبه‌های آن نسبت به نواحی داخلی بیشتر است.

اثر دما بر میزان مقاومت الکتریکی بتن

تغییرات دما تاثیر قابل توجهی بر مقاومت الکتریکی بتن دارد و افزایش دما منجر به کاهش مقاومت می شود. جریان الکتریکی از طریق یون‌های موجود در منافذ بتن جریان می‌یابد و می‌تواند تحت تاثیر دما قرار گرفته و میزان مقاومت الکتریکی بتن را تغییر دهد.

همچنین افزایش دما بر منحنی های ایزوترم یا هم دمای بتن تاثیر گذاشته و باعث کاهش رطوبت بتن می شود که به طور غیر مستقیم در میزان مقاومت بتن موثر خواهد بود.

بدیهی است کاهش دمای محیط منجر به افزایش مقدار مقاومت الکتریکی بتن خواهد شد. برای ایجاد یک استاندارد در اندازه‌گیری مقاومت بتن، دمای ۲۰ درجه سانتیگراد را به عنوان دمای ثابت در نظر می‌گیرند.

اثر رطوبت بر میزان مقاومت الکتریکی بتن

میزان رطوبت یکی از عواملی است که می تواند به طور معکوس بر میزان مقاومت الکتریکی بتن تاثیر بگذارد. زیرا هدایت الکتریکی با افزایش میزان رطوبت به دلیل تغییر در تحرک یون ها افزایش می یابد.

منابع:

https://www.hindawi.com/journals/amse/2017/8453095/

دیدگاهتان را بنویسید