Elektrisk resistivitetsmätning av betong
Betongs elektriska resistivitet kan erhållas genom att applicera en ström i betongen och mäta svarsspänningen. Det finns olika metoder för att mäta betongens resistivitet.
Laboratoriemetoder
Två elektroder
Betong elektriskt motstånd kan mätas genom att applicera en ström med två elektroder fästa vid ändarna av ett prov med enhetligt tvärsnitt. Elektrisk resistivitet erhålls från ekvationen:
- R är provets elektriska resistans , förhållandet mellan spänning och ström (mätt i ohm , Ω)
- är längden på materialstycket (mätt i meter , m)
- A är provets tvärsnittsarea (mätt i kvadratmeter, m 2 ).
Denna metod lider av nackdelen att kontaktresistans avsevärt kan öka den uppmätta resistansen och orsaka felaktigheter. Konduktiva geler används för att förbättra kontakten mellan elektroderna och provet.
Fyra elektroder
Problemet med kontaktresistans kan övervinnas genom att använda fyra elektroder. De två ändelektroderna används för att injicera ström som tidigare, men spänningen mäts mellan de två inre elektroderna. Den effektiva längden på provet som mäts är avståndet mellan de två inre elektroderna. Moderna spänningsmätare drar väldigt lite ström så det går ingen signifikant ström genom spänningselektroderna och därmed inget spänningsfall över kontaktresistanserna.
Transformatormetod
I denna metod används en transformator för att mäta resistivitet utan direkt kontakt med provet. Transformatorn består av en primärspole som matar kretsen med en växelspänning och en sekundär som bildas av en toroid av betongprovet. Strömmen i provet detekteras av en strömspole lindad runt en del av toroid (en strömtransformator) . Denna metod är bra för att mäta betongens härdningsegenskaper, dess hydratisering och styrka. Våt betong har en resistivitet på cirka 1 Ω-m som successivt ökar när cementen stelnar.
Metoder på plats
Fyra sonder
Den elektriska resistiviteten hos betong på plats mäts vanligtvis med fyra sonder i en Wenner-matris . Anledningen till att använda fyra sonder är densamma som i laboratoriemetoden - för att övervinna kontaktfel. I denna metod appliceras fyra prober på samma avstånd på provet i en linje. De två yttre sonderna inducerar strömmen till provet och de två inre elektroderna mäter det resulterande potentialfallet . Sonderna appliceras alla på samma yta av provet och metoden är följaktligen lämplig för att mäta resistiviteten hos bulkbetong på plats.
Resistiviteten ges av:
- V är spänningen uppmätt mellan de två inre sonderna (mätt i volt , V)
- I är den injicerade strömmen i de två yttre sonderna (mätt i ampere , A) är
- a det lika stora avståndet mellan sonderna (mätt i meter , m).
Armeringsjärn
Förekomsten av armeringsjärn stör elektrisk resistivitetsmätning eftersom de leder ström mycket bättre än den omgivande betongen. Detta är särskilt fallet när betongöverdragets djup är mindre än 30 mm. För att minimera effekten undviker man vanligtvis att placera elektroderna ovanför ett armeringsjärn, eller om det är oundvikligt placeras de vinkelrätt mot armeringsjärnet.
Mätning av motståndet mellan ett armeringsjärn och en enda sond vid betongytan görs dock ibland i samband med elektrokemiska mätningar. Resistiviteten påverkar kraftigt korrosionshastigheten och elektrokemiska mätningar kräver en elektrisk anslutning till armeringsjärnet. Det är bekvämt att göra en resistansmätning med samma anslutning.
Resistiviteten ges av:
- R är det uppmätta motståndet,
- D är diametern på ytsonden.
Förhållande till korrosion
Korrosion är en elektrokemisk process. Flödeshastigheten för jonerna mellan anod- och katodområdena , och därför hastigheten med vilken korrosion kan inträffa, påverkas av betongens resistivitet . För att mäta betongens elektriska resistivitet appliceras en ström på de två yttre sonderna och potentialskillnaden mäts mellan de två inre sonderna. Empiriska tester har kommit fram till följande tröskelvärden som kan användas för att bestämma sannolikheten för korrosion.
| • När ρ ≥ 120 Ω-m | korrosion är osannolik |
| • När ρ = 80 till 120 Ω-m | korrosion är möjlig |
| • När ρ ≤ 80 Ω-m | korrosion är ganska säker |
Dessa värden måste användas med försiktighet eftersom det finns starka bevis för att kloriddiffusion och ytans elektriska resistivitet är beroende av andra faktorer som blandningens sammansättning och ålder. Betongtäckskiktets elektriska resistivitet minskar på grund av:
- Ökat vatteninnehåll i betong
- Ökad betongporositet
- Ökande temperatur
- Ökande kloridhalt
- Minskande karbonatiseringsdjup _
När betongens elektriska resistivitet är låg ökar korrosionshastigheten. När den elektriska resistiviteten är hög, t.ex. vid torr och kolsyrad betong, minskar korrosionshastigheten.
Standarder
- ASTM Standard C1202-10: Standardtestmetod för elektrisk indikering av betongens förmåga att motstå kloridjonpenetrering
- AASHTO TP 95 (2011), "Standard testmetod för ytresistivitet hos betongs förmåga att motstå kloridjonpenetrering." American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA
- AASHTO Beteckning: T 358-151, Ytresistivitet Indikation på betongens förmåga att motstå kloridjonpenetrering
Se även
Bibliografi
- McCarter WJ, Starrs G., Kandasami S., Jones R., Chrisp M., "Electrode configurations for resistivity measurements on concrete" , ACI Materials Journal , Vol. 106, nr 3, 2009, sid. 258-264.
- McCarter, WJ; Taha, HM; Suryanto, B; Starrs, G (2015). "Tvåpunktsbetongresistivitetsmätningar: gränsytfenomen vid kontaktzonen mellan elektrod och betong" ( PDF) . Mätning Vetenskap och Teknik . 26 (8): 085007. Bibcode : 2015MeScT..26h5007M . doi : 10.1088/0957-0233/26/8/085007 . S2CID 124420460 .
- Frank Rendell, Raoul Jauberthie, Mike Grantham, Deteriorated Concrete: Inspection and Physicochemical Analysis , Thomas Telford, 2002 ISBN 0-7277-3119-X .
- Lataste, Jean-François, "Electrical resistivity measurement", i Non-Destructive Assessment of Concrete Structures , s.77-85, Springer, 2012 ISBN 9400727356 .
- Zongjin Li, Christopher Leung, Yunping Xi, Structural Renovation in Concrete , Taylor & Francis, 2009 ISBN 0-415-42371-6 .