Електротехнічний бетон для виготовлення анодних заземлювачів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Електротехнічний бетон для виготовлення анодних заземлювачів

В останні роки велика увага, як в Україні, так і за кордоном, приділяється вивченню електротехнічних властивостей бетону. Цей інтерес викликаний тим, що такий новий напрям досліджень бетону відкриває великі перспективи в будівництві, електротехніці і інших галузях народного господарства.

Сьогодні для України проблема енерго та ресурсозбереження в усіх галузях економіки стає особливо актуальною. Середньостатистичні втрати металу внаслідок корозії підземних інженерних мереж і комунікацій за рік складають від 2 до 4% [1-2].

Серед різномаїття розроблених науковцями способів антикорозійного захисту підземних металевих споруд найбільш ефективними і прогресивними є активні електрохімічні методи захисту.

Одним із складових елементів систем катодного і анодного захисту є електроди-заземлювачі, для виготовлення яких використовуються різні види металів і сплавів. Довговічність таких систем залежить в першу чергу від конструкції самого електроду і експлуатаційних умов їх використання. В середньому термін експлуатації електродів-заземлювачів дорівнює 7 - 10 років, після чого потрібно встановлювати нові, що також вимагає додаткових витрат на експлуатацію підземних мереж [3-4].

В роботах [5-6] автори запропонували використовувати залізобетоні конструкції у якості заземлювача. У ряді випадків здатність бетону проводити електричний струм намагаються використовувати для влаштування заземлення деяких будівельних конструкцій. Але це можливо лише в тому випадку, якщо бетон буде стабільним провідником струму. Проте при сезонних коливаннях температури і вологості, електричний опір звичайного бетону міняється на 6-8 порядків. Пояснюється це тим, що він володіє іонним характером провідності [7]. При насиченні бетону водою відбувається перехід легкорозчинних компонентів цементного каменя в рідку фазу і він стає напівпровідником з низьким питомим електричним опором 10³ Ом•см. Висушування ж бетону приводить до зростання його опору до 10¹¹ Ом•см [8]. Таким чином, звичайний бетон не можна розглядати і використовувати як електротехнічний матеріал через велику нестабільність його електропровідних і ізоляційних властивостей.

Розроблений у Вінницькому національному технічному університеті бетон електротехнічний металонасичений (бетел-м) є одним із різновидів спеціальних бетонів, які можуть використовуватись як альтернатива існуючим струмопровідним виробам. Електротехнічні властивості бетелу-м забезпечує використання струмопровідного наповнювача металевого шламу (відходи металообробки), отриманий при цьому новий композиційний матеріал набуває широкого спектру електрофізичних і фізико-механічних властивостей [9]. Такі властивості бетелу-м і є передумовою можливого використання його як альтернативного активного струмопровідного елементу в системах антикорозійного захисту підземних інженерних мереж.

Дослідженнями встановлено, що з бетелу-м можуть виготовлятись вироби з широким діапазоном електричних і механічних характеристик [10]. В таблиці 1 приведено електромеханічні характеристики бетелу-м.

електрод катодний бетон

Таблиця 1. Електромеханічні характеристики бетелу-м

На сьогодні розроблено такі основні способи формування виробів із бетелу-м, як статичне пресування і пресування сухих сумішей з послідуючим зволоженням. Основною метою використання таких технологій є силові впливи на бетонну суміш під час формування електротехнічних виробів. В результаті чого забезпечується наближення частинок дрібнодисперсного електропровідного наповнювача на відстань меншу 30 Е, що забезпечує вільне протікання електронів в структурі матеріалу. Така умова необхідна для створення виробів із стабільними електричними показниками [3].

В роботах [11-13] автори досліджували спрямований вплив електромагнітного поля на сировинну суміш в процесі її виготовлення. Експериментально було доведено, що електричний струм діє не тільки на металевий наповнювач бетелу-м, але й на цементну зв'язку. Ступінь впливу залежить від параметрів самої суміші - концентрації струмопровідної фази, пластичності суміші, а також від характеру електричного струму, що протікає через незатверділу суміш, і його величину.

Найбільший ефект від дії електричного струму на зразки незатверділої суміші бетелу-м спостерігається при малих концентраціях провідної фази, особливо при значеннях менших критичної межі 6_кр = 32% мас (рис. 1). При 6_у > 32% мас дія електричного струму на етапі формування бетелових виробів практично не впливає на їх кінцеві властивості.

Зміна питомого електричного опору від концентрації електропровідного наповнювача

В ході досліджень встановлено, що постійний і перемінний електричний струм діють по різному на електропровідний композиційний матеріал. При протіканні через зразок металонасиченої суміші перемінного струму електричний опір зменшується в 2-3 рази в порівнянні із аналогічними зразками які оброблялися постійним струмом. Перемінний струм більш суттєво впливає на упорядкування електропровідної структури по мірі підвищення напруги.

В результаті проведених досліджень можна стверджувати, що бетел-м може використовуватись для виготовлення електропровідних елементів (анодних заземлювачів) систем антикорозійного катодного захисту підземних інженерних мереж.

Формування електропровідних виробів з комплексним застосуванням силових і електромагнітного впливів забезпечує покращення фізико-механічних і електрофізичних властивостей елементів анодних заземлювачів.

Література

Сурис М.А. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии / М.А. Сурис, В.М. Липовских. - М.: Энергоатомиздат, 2003. -216 с.

Лемешев М.С. Електропровідні бетони для антикорозійного захисту підземних інженерних мереж / М.С. Лемешев // Тези доповідей науково-технічної конференції «Індивідуальний житловий будинок». - Вінниця: ВДТУ. - 1996. - С. 31.

Лемешев М.С. Электротехнические материалы для защиты от электромагнитного загрязнения окружающей среды / М.С. Лемешев, А.В. Христич // Инновационное развитие территорий: Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. (26 февраля 2016 г.). - Череповец: ЧГУ, 2016. - С. 78-83.

Лемешев М.С. Активний метод захисту підземних металевих споруд від електричної корозії / М.С. Лемешев // Матеріали доповідей ІІ Республіканської науково-технічної конференції «Індівідуальний житловий будинок». - Вінниця: Континент, 1998. - С. 121 - 124.

Лыков А.В. Термическая обработка бетона в электромагнитном поле / А.В. Лыков, С.Г. Романовский // Изв. Ан БССР. Сер. физ. тех. наук. - 1976. - №2. - С. 125-126.

Лемешев М.С. Технологічні особливості формування електротехнічних властивостей електропровідних бетонів / М.С. Лемешев., О.В. Березюк., О.В. Христич // Мир науки и инноваций. - Иваново: Научный мир, 2015. - Выпуск 1 (1). Том 10. География. Геология. Искусствоведение, архитектура и строительство. - С. 74-78.

Лемешев М.С. Теоретичні передумови підвищення довговічності електропровідних бетонів / М.С. Лемешев, О.В. Березюк // Тези доповідей IІ-ої міжнародної інтернет-конференції «Проблеми довговічності матеріалів, покриттів та конструкцій», 12 листопада 2014 року: збірник наукових праць. Ч. 1. - Вінниця: ВНТУ, 2014. - С. 21.

Лемешев М.С. Покриття із бетелу-м для боротьби з зарядами статичної електрики / М.С. Лемешев, О.В. Христич // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві: Науково-технічний збірник. - Вінниця: УНІВЕРСУМ, 2009. - С. 29-31

Лемешев М.С. Теоретические предпосылки создания радио-поглощающего бетона бетела-м / М.С. Лемешев // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. - Макіївка: ДДАБА. - 2005. - №1. - С. 60-64.

Лемешев М.С. Электропроводные металлонасыщенные бетоны полифункционального назначения / М.С. Лемешев // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектуры, строительства, энергоэффективности и экологии - 2016» (27-29 апреля 2016 г.): в трех томах. - ФГБОУВО «Тюменский индустриальный университет», 2016. - С. 242-247.

Лемешев М.С. Технологічні особливості формування електротехнічних властивостей електропровідних бетонів / М.С. Лемешев., О.В. Березюк., О.В. Христич // Мир науки и инноваций. - Иваново: Научный мир, 2015. - Выпуск 1 (1). Том 10. География. Геология. Искусствоведение, архитектура и строительство. - С. 74-78.

Лемешев М.С. Формування структури електропровідного бетону під впливом електричного струму / М.С. Лемешев // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві: Науково-технічний збірник. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця. - 2006. - С. 36-41

Лемешев М.С. Формування структури бетелу-м в процесі твердіння під впливом змінного електричного струму / М.С. Лемешев // Матеріали доповідей ІІ Республіканської науково-технічної конференції «Індівідуальний житловий будинок». - Вінниця: Континент, 1998. - С. 116-120.

Размещено на Allbest.ru