RU2269777C1 - Method for determining diffusion penetrability of concrete - Google Patents
Method for determining diffusion penetrability of concrete Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269777C1 RU2269777C1 RU2004116224/03A RU2004116224A RU2269777C1 RU 2269777 C1 RU2269777 C1 RU 2269777C1 RU 2004116224/03 A RU2004116224/03 A RU 2004116224/03A RU 2004116224 A RU2004116224 A RU 2004116224A RU 2269777 C1 RU2269777 C1 RU 2269777C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- water
- samples
- extracts
- diffusion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к исследованию свойств бетона и может быть использовано для контроля качества бетона, в том числе бетона особо низкой проницаемости, неразрушающими методами в промышленном и гражданском строительстве.The invention relates to the study of the properties of concrete and can be used to control the quality of concrete, including concrete of particularly low permeability, by non-destructive methods in industrial and civil engineering.
Известен способ контроля качества бетона, включающий изготовление бетонного образца, подключение к нему электродов, пропускание электрического тока и измерение электрического сопротивления эталонных образцов и испытуемого, сравнение результатов измерения, по которому судят о качестве бетона [1].A known method of controlling the quality of concrete, including the manufacture of a concrete sample, connecting electrodes to it, passing electric current and measuring the electrical resistance of the reference samples and the test person, comparing the measurement results by which the quality of concrete is judged [1].
Недостатком известного способа является невысокая точность измерений и ограниченный диапазон определяемых параметров.The disadvantage of this method is the low measurement accuracy and a limited range of defined parameters.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения диффузионной проницаемости бетонов методом электрической аналогии с измерением электрического сопротивления жидкой фазы бетона, по которому рассчитывают диффузионную проницаемость бетона путем умножения известных коэффициентов диффузии солей в водных растворах на величину сквозной пористости бетона. Сквозную пористость определяют из соотношения электрического сопротивления водной вытяжки из бетона и бетона, насыщенного водой [2].Closest to the proposed one is a method for determining the diffusion permeability of concrete by electrical analogy with measuring the electrical resistance of the liquid phase of concrete, which calculates the diffusion permeability of concrete by multiplying the known diffusion coefficients of salts in aqueous solutions by the value of through porosity of concrete. Through porosity is determined from the ratio of the electrical resistance of a water extract from concrete and concrete saturated with water [2].
Электрическое сопротивление бетона определяют на образцах-кубах. Контакт электрической цепи измеряющего прибора с бетоном осуществляется с помощью двух электродов через электропроводную смазку, обычно порошок графита, смоченный электролитом. Электрическое сопротивление электролита определяют в емкости из электроизоляционного материала с двумя электродами.The electrical resistance of concrete is determined on sample cubes. The electrical circuit of the measuring device and the concrete is contacted by two electrodes through an electrically conductive lubricant, usually graphite powder moistened with electrolyte. The electrical resistance of the electrolyte is determined in a container of electrical insulation material with two electrodes.
Известные способы измерения электрического сопротивления имеют определенные недостатки: при использовании омметра показание прибора непрерывно изменяется за счет поляризационных явлений на контакте электродов с бетоном или водной вытяжкой, при использовании мостов переменного тока сопротивление зависит от частоты электрического тока. В обоих случаях имеется неопределенность в определении сопротивления. Другой особенностью является то, что применяемая в измерении водная вытяжка, которую готовят при соотношении "бетон: вода", равном 1:10, не отражает концентрации растворенных солей в жидкой фазе бетона и электрического сопротивления жидкой фазы бетона.Known methods for measuring electrical resistance have certain disadvantages: when using an ohmmeter, the reading of the device continuously changes due to polarization phenomena at the contact of the electrodes with concrete or a water extract, when using AC bridges, the resistance depends on the frequency of the electric current. In both cases, there is uncertainty in determining the resistance. Another feature is that the water extract used in the measurement, which is prepared with a concrete: water ratio of 1:10, does not reflect the concentration of dissolved salts in the liquid phase of concrete and the electrical resistance of the liquid phase of concrete.
Действительное соотношение твердых фаз и воды в бетоне на порядки величин больше. Например, в насыщенном водой бетоне, имеющем водопоглощение 4% по массе, соотношение твердого материала и воды составляет 1:0,04. Опытным путем установлено, что реально из затвердевшего бетона можно получить вытяжку при соотношении твердого материала и воды 1:1. При этом сопротивление такой вытяжки оказывается примерно в два раза меньше, чем в вытяжке состава 1:10. Поскольку получить вытяжку при соотношении 1:0,04 практически невозможно, определить проницаемость особенно плотных бетонов весьма сложно.The actual ratio of solid phases and water in concrete is orders of magnitude greater. For example, in water-saturated concrete having a water absorption of 4% by weight, the ratio of solid material to water is 1: 0.04. It has been experimentally established that it is actually possible to obtain an extract from hardened concrete with a ratio of solid material and water 1: 1. In this case, the resistance of such a hood is approximately two times less than in a hood with a composition of 1:10. Since it is practically impossible to obtain an extract with a ratio of 1: 0.04, it is very difficult to determine the permeability of especially dense concrete.
Техническая задача заключается в повышении точности испытаний при расширении диапазона испытуемых материалов и упрощении способа.The technical problem is to increase the accuracy of the tests while expanding the range of tested materials and simplifying the method.
Техническая задача решается таким образом, что в способе определения диффузионной проницаемости бетона изготавливают образцы из бетона, насыщают указанные образцы водой, готовят водные вытяжки из порошка размолотого бетона и воды при их соотношении от 1:1 до 1:10, определяют удельное электрическое сопротивление бетона и указанных вытяжек путем помещения четырех электродов в образцы и вытяжки и измерения разницы потенциалов между средними электродами при пропускании электрического тока через крайние электроды, осуществляют экстраполяцию зависимости полученных значений удельного электрического сопротивления вытяжек от указанного соотношения "порошок размолотого бетона: вода" с получением значения удельного электрического сопротивления вытяжки с соотношением "порошок размолотого бетона: вода" 1:0, а о диффузионной проницаемости бетона для электролита судят по коэффициенту диффузии Dб, см2/с, который рассчитывают по формуле:The technical problem is solved in such a way that in the method for determining the diffusion permeability of concrete, concrete samples are made, these samples are saturated with water, aqueous extracts are prepared from the powder of ground concrete and water at a ratio of 1: 1 to 1:10, the specific electrical resistance of concrete is determined and these hoods by placing four electrodes in the samples and hoods and measuring the potential difference between the middle electrodes while passing an electric current through the extreme electrodes, carry out an extrapolation w dependence of the obtained values of specific electric resistance of extracts from said ratio "milled concrete powder: water" to obtain a value of the electrical drawing resistance ratio "milled concrete powder: water" 1: 0, and a diffusive permeability to electrolyte concrete is judged by the diffusion coefficient D b , cm 2 / s, which is calculated by the formula:
где ×100,Where × 100
ρ - удельное электрическое сопротивление бетона, Ом·см,ρ - electrical resistivity of concrete, Ohm · cm,
ρв - удельное электрическое сопротивление вытяжки с соотношением "порошок размолотого бетона: вода" 1:0, Ом·см, ρ in - specific electrical resistance of the hood with the ratio of "powder of crushed concrete: water" 1: 0, Ohm · cm,
Пс - эффективная сквозная пористость, %, P s - effective through porosity,%,
Dэ -коэффициент диффузии электролита, см2/с.D e is the diffusion coefficient of the electrolyte, cm 2 / s
Предлагаемый способ обеспечивает повышение точности определения диффузионной проницаемости бетона за счет исключения поляризационных явлений при измерении электрического сопротивления бетона и водных вытяжек на контакте электродов и бетона или вытяжек и позволяет расширить диапазон испытаний и определять диффузионную проницаемость особо плотных бетонов (бетонов особо низкой проницаемости) за счет возможности определения электросопротивления путем экстраполяции.The proposed method provides improved accuracy in determining the diffusion permeability of concrete by eliminating polarization phenomena when measuring the electrical resistance of concrete and water extracts at the contact of electrodes and concrete or hoods and allows to expand the test range and determine the diffusion permeability of particularly dense concrete (especially low permeability concrete) due to the possibility determination of electrical resistance by extrapolation.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Изготавливают из бетона образцы-призмы размерами 4×4×16 см. При изготовлении в каждый образец устанавливают вертикально на расстоянии от торцов 1 см и 4 см по 4 стальных электрода. Электроды представляют собой металлические стержни длиной 60 мм, изготовленные из гладкой арматурной проволоки диаметром 5-6 мм. Образцы вакуумируют и в вакууме насыщают водой в течение 3-х суток.4 × 4 × 16 cm prism samples are made of concrete. During manufacture, 4 steel electrodes are installed vertically at a distance of 1 cm and 4 cm from the ends. The electrodes are 60 mm long metal rods made of smooth reinforcing wire with a diameter of 5-6 mm. Samples are evacuated and saturated with water for 3 days in a vacuum.
После этого крайние электроды присоединяют к источнику тока, а средние соединяют с вольтметром и определяют разность потенциалов, которая не должна быть более 30 В. При большем значении уменьшают разность потенциалов от источника тока. По падению напряжения между средними электродами, величине тока и геометрическим размерам образца рассчитывают удельное электрическое сопротивление бетона.After that, the extreme electrodes are connected to the current source, and the middle ones are connected to the voltmeter and the potential difference is determined, which should not be more than 30 V. At a higher value, the potential difference from the current source is reduced. The electrical resistivity of concrete is calculated from the voltage drop between the middle electrodes, the current value and the geometric dimensions of the sample.
По завершении измерений образцы сушат до постоянной массы. Высушенные образцы дробят и просеивают через сито 5 и 2,5 мм, при этом отбрасывают раздробленные зерна крупного заполнителя. Из материала, оставшегося на сите 2,5 мм готовят 4 водных вытяжки из бетона при соотношении "бетон: вода" равном 1:10; 1:5; 1:2,5; 1:1. При меньшем количестве воды возникают трудности в отборе жидкой фазы. Определяют электрическое сопротивление каждой вытяжки. В координатах соотношения "бетон: вода - электрическое сопротивление" строят полученную зависимость. На чертеже представлена графическая зависимость удельного сопротивления Ом·см и концентрации водной вытяжки соотношения вода: бетон. Действительное соотношение твердого материала и воды в бетоне зависит от пористости. Для бетонов с водопоглощением 3-10% она находится в пределах от 90:10 до 97:3 или от 1:0,11 до 1:0,03, т.е. приближается к 1:0. Экстраполируя экспериментальную зависимость на графике до соотношения «бетон: вода»=1:0, получаем значение электрического сопротивления вытяжки с концентрацией, приближенной к концентрации раствора в порах бетона. По результатам измерения величины тока и разности потенциалов рассчитывают удельное электрическое сопротивление бетона и водной вытяжки:Upon completion of the measurements, the samples are dried to constant weight. The dried samples are crushed and sieved through a sieve of 5 and 2.5 mm, while crushed grains of coarse aggregate are discarded. From the material remaining on a 2.5 mm sieve, 4 aqueous extracts from concrete are prepared with a ratio of "concrete: water" of 1:10; 1: 5; 1: 2.5; 1: 1. With less water, difficulties arise in the selection of the liquid phase. The electrical resistance of each hood is determined. In the coordinates of the ratio "concrete: water - electrical resistance" build the resulting dependence. The drawing shows a graphical dependence of the resistivity Ohm · cm and the concentration of the aqueous extract ratio of water: concrete. The actual ratio of solid material to water in concrete depends on porosity. For concrete with a water absorption of 3-10%, it is in the range from 90:10 to 97: 3 or from 1: 0.11 to 1: 0.03, i.e. approaching 1: 0. By extrapolating the experimental dependence on the graph to the ratio “concrete: water” = 1: 0, we obtain the value of the electrical resistance of the extract with a concentration close to the concentration of the solution in the pores of the concrete. According to the results of measuring the magnitude of the current and the potential difference, the electrical resistivity of concrete and water extract is calculated:
По результатам определения удельного электрического сопротивления бетона и его жидкой фазы рассчитывают сквозную пористость. Диффузионную проницаемость оценивают по отношению к хлориду натрия как обладающему высокой проницающей способностью, наиболее распространенному и агрессивному к железобетону раствору. Умножая известный по справочникам коэффициент диффузии хлоридов на значение сквозной пористости бетона, получаем коэффициент диффузии хлоридов в бетоне.Through the results of determining the electrical resistivity of concrete and its liquid phase, the through porosity is calculated. Diffusion permeability is evaluated with respect to sodium chloride as having a high permeability, the most common and aggressive solution to reinforced concrete. Multiplying the diffusion coefficient of chlorides known from the reference books by the value of through porosity of concrete, we obtain the diffusion coefficient of chlorides in concrete.
Эффективную сквозную пористость бетона Пс, %, и коэффициент диффузии Dб, см2/с, рассчитывают по формулам:The effective through porosity of concrete P s ,%, and the diffusion coefficient D b , cm 2 / s, calculated by the formulas:
Dб=DЭ×Пс,D b = D E × P s ,
где DЭ - коэффициент диффузии электролита (находим по справочнику).where D E is the diffusion coefficient of the electrolyte (we find in the directory).
Пример.Example.
Электрическое сопротивление бетона равно 142700 Ом·см. Электрическое сопротивление вытяжек представлено в таблице.The electrical resistance of concrete is 142700 Ohm · cm. The electrical resistance of the hoods is presented in the table.
Экстраполяцией полученной зависимости до соотношения 1:0 определяем электрическое сопротивление жидкой фазы. В данном случае оно равно 83 Ом·см. Сквозная пористость бетона равна (83:142700)×100 = 0,058%. По справочным данным коэффициент диффузии хлорида натрия равен 1,25×10-5 см2/с. Коэффициент диффузии хлорида натрия в бетоне равен 1,25×10-5×0,00058 = 0,72×10-8 см2/с.By extrapolating the obtained dependence to a ratio of 1: 0, we determine the electrical resistance of the liquid phase. In this case, it is 83 Ohm · cm. The through porosity of concrete is (83: 142700) × 100 = 0.058%. According to reference data, the diffusion coefficient of sodium chloride is 1.25 × 10 -5 cm 2 / s. The diffusion coefficient of sodium chloride in concrete is 1.25 × 10 -5 × 0.00058 = 0.72 × 10 -8 cm 2 / s.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ № 2064677, кл. G 01 N 33/38, 27. 07.1996.1. RF patent No. 2064677, cl. G 01 N 33/38, 27.07.1996.
2. Иванов Ф.М., Акимова К.М. Метод измерения сквозной пористости капиллярно-пористых тел. Заводская лаборатория - 1965, № 11. Сборник НИИЖБ, Москва, 1972. (прототип)2. Ivanov F.M., Akimova K.M. Method for measuring through porosity of capillary-porous bodies. Factory Laboratory - 1965, No. 11. Collection of NIIIZhB, Moscow, 1972. (prototype)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004116224/03A RU2269777C1 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method for determining diffusion penetrability of concrete |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004116224/03A RU2269777C1 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method for determining diffusion penetrability of concrete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269777C1 true RU2269777C1 (en) | 2006-02-10 |
Family
ID=36050034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004116224/03A RU2269777C1 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method for determining diffusion penetrability of concrete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269777C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8256268B2 (en) | 2008-11-13 | 2012-09-04 | King Saud University | System and method for measuring porosity of high strength and high performance concrete using a vacuum-pressure saturation method |
CN101470107B (en) * | 2007-12-27 | 2013-02-13 | 河南理工大学 | Concrete body and test instrument thereof and method for permeation performance with other medium bonding surface |
RU2705706C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method of determining diffusion coefficient in solid articles from capillary-porous materials |
RU2705655C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials |
-
2004
- 2004-05-31 RU RU2004116224/03A patent/RU2269777C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИВАНОВ Ф.М., АКИМОВА К.М. Метод измерения сквозной пористости капиллярно-пористых тел // Заводская лаборатория, 1965, т. 31, № 11, с. 1360-1361. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101470107B (en) * | 2007-12-27 | 2013-02-13 | 河南理工大学 | Concrete body and test instrument thereof and method for permeation performance with other medium bonding surface |
US8256268B2 (en) | 2008-11-13 | 2012-09-04 | King Saud University | System and method for measuring porosity of high strength and high performance concrete using a vacuum-pressure saturation method |
RU2705706C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method of determining diffusion coefficient in solid articles from capillary-porous materials |
RU2705655C1 (en) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Layssi et al. | Electrical resistivity of concrete | |
Snyder et al. | Using impedance spectroscopy to assess the viability of the rapid chloride test for determining concrete conductivity | |
Pech-Canul et al. | Corrosion measurements of steel reinforcement in concrete exposed to a tropical marine atmosphere | |
Díaz et al. | Study of the chloride diffusion in mortar: A new method of determining diffusion coefficients based on impedance measurements | |
Rinaldi et al. | Ohmic conductivity of a compacted silty clay | |
Feliu et al. | A new method for in-situ measurement of electrical resistivity of reinforced concrete | |
Rajabipour et al. | Electrical conductivity of drying cement paste | |
Spragg et al. | Variability analysis of the bulk resistivity measured using concrete cylinders | |
Polder | Test methods for on site measurement of resistivity of concrete—a RILEM TC-154 technical recommendation | |
Castela et al. | Influence of unsupported concrete media in corrosion assessment for steel reinforcing concrete by electrochemical impedance spectroscopy | |
Newlands et al. | Sensitivity of electrode contact solutions and contact pressure in assessing electrical resistivity of concrete | |
JP4710061B2 (en) | Concrete component measuring apparatus and measuring method | |
McCarter et al. | Electrode configurations for resistivity measurements on concrete | |
Sánchez et al. | Moisture distribution in partially saturated concrete studied by impedance spectroscopy | |
Wang et al. | Estimation of ice content in mortar based on electrical measurements under freeze-thaw cycle | |
RU2269777C1 (en) | Method for determining diffusion penetrability of concrete | |
Spragg et al. | Surface and uniaxial electrical measurements on layered cementitious composites having cylindrical and prismatic geometries | |
Al-Mattarneh et al. | Development of low frequency dielectric cell for water quality application | |
Dey et al. | Electrical conductivity, dielectric permittivity, and degree of saturation of cement mortar at low radio frequencies | |
Villain et al. | Characterization of water gradients in concrete by complementary NDT methods | |
JP6833626B2 (en) | Measuring device and measuring method | |
Fornasari et al. | Rebar corrosion monitoring with a multisensor non-destructive geophysical techniques | |
Dimitrova et al. | Experimental determination of soil electrical parameters for the creation of a computer model of a grounding system for lightning protection | |
Díaz et al. | Two-and four-electrode configurations for contactless reinforced concrete corrosion monitoring | |
Sassani et al. | Determining the electrical resistivity of hardened concrete using different specimen geometry factors, electrode configurations, and electric currents |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention |