Фактори, що впливають на електропровідність бетону

Електропровідність клінкерних мінералів можна віднести до іонного типу. Значення її сильно залежить від упорядкованості іонів в кристалічній решітці. Значення питомого електричного опору мінералів (Ом· м) портландцементного клінкеру приведені нижче:

Таблица 1

Електропровідність цементного каменю тісно пов’язана з наявністю вологи. Волога в порах бетону є електролітом, що містить в собі іони розчинних продуктів гідратації та твердіння цементу і іони зовнішнього середовища.

Питомий опір вологи в порах бетону (рв) у загальному вигляді характеризується залежністю:

де W — вологість бетону; п — показник ступеня змін від температури, k — коефіцієнт, на величину якого впливають характеристики порового простору.

Питомий електричний опір продуктів твердіння цементного каменю (ру) росте в міру ступеня їх закристалізованості. Стосовно до гідросилікату найбільший питомий опір мають продукти, основність яких наближається до одиниці (рис. 1) .

Рис. 1 Залежність питомого електричного опору гідросилікатів кальцію від їх основності.

Електричні властивості гірських порід залежать від їх мінералогічного складу, структури порід і їх вологості. Питомий опір основних породоутворюючих мінералів — більше 10¹¹ Ом. Діелектрична проникність у них перевищує 10. На електропровідність гірських порід, як і цементного каменю, істотний вплив робить вологість (рис. 2).

Питомий опір бетонів (рб) залежно від їх вологості W описується виразом:

де, А — питомий опір бетону при вологості 1%; п — показник ступеня, що обмежує швидкість зниження опору з ростом вологості і пов’язаний із збільшенням числа більш рухливих іонів.

Рис. 2 Залежність питомого опору бетону класу В15 від температури і вологості

З пониженням температури спочатку повільно, а потім при переході в область негативних температур більш інтенсивно коефіцієнт, А зростає.

На електричні властивості бетону впливають механічні навантаження, що викликають появу мікротріщин, що полегшують зволоження матеріалу.

У загальному вигляді зміна в часі електричного опору бетону, що працює під впливом механічних навантажень, описується виразом:

де ро-питомий електричний опір бетону в початковому стані; т — час; mпоказник, що залежить від характеру навантажень і умов середовища.

Важливою електротехнічною характеристикою бетону є його електрична міцність, що характеризується значенням пробивного напруження. Найбільш слабким елементом структури бетону, по якому відбувається «пробій» є контактна зона. Мінімальні значення електричної міцності властиві бетонам з крупним заповнювачем.

Вплив концентрації заповнювача на пробивні напруги цементно-піщаних розчинів.

Таблица 2

Для прогнозування електропровідності бетонів (у) як композиційних матеріалів можна використовувати формулу:

де у0-електропровідність матричної фази; у1 і д1 — відповідно електропровідність і об'ємна частка дисперсної фази.