Меню

Бетон проводит электрический ток или нет

Почему бьёт током?

  • Facebook
  • Вконтакте
  • Twitter
  • Google

Rsa97

  • Facebook
  • Вконтакте
  • Twitter
  • Google

Jump

Никакого «битья» током нет. Есть ток — течение заряженных частиц.

Вред наносимый током зависит от того насколько сильное течение, измеряется эта величина в Амперах.
Чем больший ток пройдет тем сильнее вред.

Сила тока проходящего через тело — зависит от напряжения и сопротивления тела.
В описанной вами ситуации ток должен идти не только через тело но и через бетон.
Поэтому тут нужно учитывать сопротивление бетона, сопротивление в местах стыков — наиболее плохой контакт и как следствие повышенное сопротивление как раз в местах стыков -ноги на бетоне, кусок бетона в руке.

Бетон является диэлектриком — веществом очень плохо проводящим ток.
Но это не значит что он не проводит ток — проводит, но не очень хорошо , хотя в некоторых ситуациях вполне достаточно.
К тому же в разных ситуациях его электропроводность может меняться.

Вот к примеру вода- отличный диэлектрик не хуже бетона.
А как показывает практика зачастую она очень неплохо проводит ток 🙂

  • Facebook
  • Вконтакте
  • Twitter
  • Google

sim3x

С чем большей силой ток пройдет, тем больше повреждения

и от изначальной силы тока, который имеет источник тока?

Вцелом, магия не обьяснена

delphinpro

sim3x

petermzg

Скорее дело в различиях контакта человек-бетон.
1. Если стоит босиком на бетоне то площадь контакта большая, и наличие пота с солями вызывает хорошую проводимость.
2. Пальцы рук потеют меньше, да и площадь контакта в сотню раз меньше.

Для чистоты эксперимента нужно попробовать схватиться полной поверхностью ладоней за бетонный столб, который выше обмотан проводом под напряжением. / Это шутка, а не призыв к действию )) /

Про емкость еще забыли -)

Конструкция человек на изолирующих подошвах на бетоном полу — вполне себе конденсатор. Ну а в «проводниках» в процессе заряда протекает ток. чем больше емкость — тем больше интеграл тока по времени = [деструктивная] работа -)

Артем, без обид, но ты как 13-и летняя девочка. Есть битье током. Если не веришь, то сунь пальцы в розетку. А как ты со своих 13 лет это называешь — это все-равно. Во всем мире это принято называть «битье током».

Это был риторический ответ.

Jump

mureevms: Если сунуть пальцы в розетку ничего не произойдет — пальцы не достанут до металлических частей, розетки специально так сконструированы.

По поводу битья током — есть поражение током, разрушения вызванные проходящим током. Это не удары, не битье, это банальный нагрев.
Так же есть такая штука как сокращение мышц при прохождении через них тока, это еще Луиджи Гальвани подметил.
Поэтому если ток будет переменным как в бытовой сети — мышцы будут сокращаться с частотой 50Гц и человек будет довольно заметно трястись.

Jump

АртемЪ: Очень плохо объяснили. Ибо вода — диэлектрик. В любом виде диэлектрик. Хоть пар, хоть лёд. Хоть жидкость. Хоть небо. А вот солёная вода — очень даже электролит, очень даже проводник. Да, сопротивление у обычной речной воды будь здоров, но ток она проводит. Равно и как и бутилированная вода. А вот дистилят не проводит ток. Вот хоть убей, не будет он проводить пока не посолишь. Ну это так, придирки.

И да, убивает не ток, а мощность. Под некоторым «но», дело в том, что даже разряд невысокой мощности может остановить сердце. C’est la vie. В остальном, если имеется ввиду именно обгореть, то без мощности здесь не обойтись, а зависит она, внезапно, источника. То есть, если взять генератор на пару киловатт, прикрутить к нему хомяка с колесом, то как ни берись за оголённые провода, ничего не будет. Вернее будет: или хомяк не сможет колесо прокрутить или напряжение резко упадёт почти до нуля. Поэтому, критичным, является минимизация времени контакта, к слову. Путаница связана с тем, что всё со всем связано, ибо напряжение подаётся источником, а ток зависит от цепи. Да и нагрузить несколько киловатт на розетку современным электростанциям ничего не стоит, они даже не почувствуют, что человека убили 😉

Ответ на вопрос намного проще — заряд. Да, человек имеет ёмкость. Конденсатор он образует поскольку постольку, ибо для нормальный конденсатор это всё таки тонкий диэлектрик, а между бетоном и землёй довольно много места. Нет, бетон тут не причём, просто в человеке оказывается мало заряда, а на проводнике его много. В момент контакта он резко заряжает человека, а с точки зрения физики возникает ток утечки, от чего внезапно становится немного больно, но в целом это лишь сиюминутная радость. Разрядки практически не происходит, то есть заряд колебаться будет, но очень слабо, так как бетон является плохой землёй.

Вот что точно не стоит, так это действительно образовывать конденсатор. То есть браться двумя руками за концы. Не самая лучшая идея, тем более что кондер может и пробить =)

Jump

АртемЪ: Гхм. Не знаю, какой смысл путать тёплое с мягким. Ещё раз. Вода — диэлектрик и точка. Ну не проводит она ток. Проводят ионы солей, растворённых в воде. Это концептуально, мы не во дворе болтаем о физике 7 класса, вроде бы ресурс должен помогать, а не загонять в угол.

От того, что цепь с переменным током особо ничего не меняется. Переменный ток это лишь качественный параметр бытовой и промышленной сетей, время контакта убивает, потому что тепло выделяется по закону Джоуля-Ленца. А каша в том, что все эти величины весьма зависимы. Но я не знаю как по другому объяснить тот факт, что убивает именно тепло.

Jump

Deerenaros: Я вроде русским языком написал что вода является диэлектриком.
И тут приходите вы и начинаете доказывать что она является диэлектриком.
Зачем доказывать мне то что я и так знаю?

весьма и весьма скверно, потому что для детской научно-популярной телепередачи это может быть ОК, ибо объяснять ребёнку про кислоты, соли, ионы, растворители — немного не есть годная идея. Но на таком ресурсе, как по мне, непозволительная роскошь прятать чрезвычайно важные детали в завуалированных «как показывает практика». Нет, практика не это показывает. Это безграмотно.

И ладно бы просто задели. Так имеете свойство продолжать.

Вообще говоря, если тепло не разрушило структуру мозга (а такое весьма может быть), тогда максимум что можно обрести — это амнезию (и то, возможно здесь также теплота разрушает, ибо современные ЭСТ-аппараты, генерирующие короткие импульсы реже вызывают потерю памяти).

Короче, не знаю к чему всё это было. Я банально указал на ошибку, тогда как вы ещё раз дважды ошиблись. После чего снова дважды ошиблись, дважды серьёзно недоговорили (возможно и к лучшему), и один раз пришли к неправильным выводам. К чему это? Надеюсь, вопрос риторический.

Источник

Электропроводимость бетона

Бетон и создаваемый на его основе железобетон на базе фибры или арматуры — основной конструкционный материал, который применяется как в массовом строительстве, так и для решения специфических задач. В последнем случае используются смеси с особыми свойствами как в незатвердевшем состоянии, так и в проектном возрасте. Одной из сфер, которая интересна с точки зрения эксплуатационных возможностей, считается регулирование электрических характеристик бетона.

Оглавление

  1. Проблематика вопроса;
  2. Поведение бетона при воздействии электрического тока;
  3. Способы регулирования электропроводности бетона;
  4. Характеристики бетэла;
  5. Перспективы применения бетэла
Читайте также:  Все металлы плохо проводят электрический ток да нет

Проблематика вопроса

В отличие от привычных направлений работы над упрочнением конструкций и увеличением сроков их эксплуатации, электрические свойства бетона пока находят ограниченное применение на практике. При этом многие разработчики уже обратили внимание на сферу создания специальных разновидностей бетона с заранее заданными пределами изменения электрических характеристик. Впрочем, даже исследование электропроводности и других аналогичных свойств традиционных бетонных смесей представляет интерес как с точки зрения их нового применения, так и из соображений прогнозирования стойкости строительных конструкций.

Схемы подключения прогрева бетона электродами

Рисунок 1. Использование электропроводящего бетона в дорожном строительстве

Интерес к указанному направлению исследовательских работ обусловлен широкими возможностями применения бетонов с заранее заданными электрическими характеристиками в строительстве, энергетике и прочих отраслях промышленности. Поэтому сейчас выделяют следующие главные направления исследований электрических свойств бетонов и разработки новых составов смесей:

  1. изучение электрических свойств применяемых на практике классов бетонных смесей и создание на основе этих знаний новых электроизоляционных бетонов с улучшенными характеристиками удельного электросопротивления и электрической прочности, малыми диэлектрическими потерями и диэлектрической проницаемостью, что важно для безопасности эксплуатации таких конструкций и увеличения срока их службы;
  2. разработка электропроводных составов с низким удельным электросопротивлением и сохранением стабильных электрических характеристик при изменении условий эксплуатации конструкций.

Все применяемые в технике материалы условно делятся на конструкционные и электротехнические. По технико-экономическим соображениям и из-за специфических механических и физико-химических свойств электротехнические материалы редко используются для решения конструкционных задач. Попытки использовать в конструировании строительных объектов бетоны с заданными электропроводящими или электроизоляционными свойствами предпринимались и ранее, но все они были неудачными. Основной причиной этого являлась нестабильность электрических характеристик, и невозможность их регулирования в заданных пределах.

Поэтому разработка на базе обычного бетона многофункционального материала с высокими конструкционными и заранее заданными необходимыми электрическими свойствами считается важной технической задачей с большими экономическими перспективами.

Поведение бетона при воздействии электрического тока

Поведение бетона при воздействии электрического тока

Рисунок 2. Использование электропроводящего бетона в дорожном строительстве

Традиционный бетон в обычных температурно-влажностных условиях эксплуатации проводит электрический ток, но этим его свойством невозможно управлять и стабильно контролировать. При этом, в современных условиях электропроводность бетона считается негативным свойством, поскольку она вызывает электрокоррозию арматуры в ЖБК под воздействием блуждающих токов.

Иногда электропроводность бетона пытаются использовать с целью заземления строительных конструкций. Такой прием возможен лишь тогда, когда бетон стабильно проводит электрический ток в процессе эксплуатации конструкции. Но вследствие сезонных колебаний влажности и температуры электросопротивление бетона может меняться на несколько порядков. Это явление объясняется ионным характером проводимости бетона. В случае насыщения этого материала водой легкорастворимые компоненты цементного камня переходят в жидкую фазу, что приводит к приобретению им свойств полупроводника с низким удельным электросопротивлением. При испарении влаги сопротивление бетона растет.

Способы регулирования электропроводности бетона

В практике усовершенствования свойств бетона рассматривались разные методы регулирования его электрических характеристик. Большинство из этих способов состоит в предотвращении проникновения влаги в структуру материала и, соответственно, ее влияния на изменение электросопротивления.

Во Франции предлагался «изоляционный бетон Ламберта», в составе которого имеются водные битумные эмульсии, которые заполняют поры в теле бетона, что затрудняет насыщение водой, и, соответственно, обеспечивает стабильное значение электросопротивления. Существует аналогичная технология производства электроизоляционного бетона, которая предполагает его предварительную сушку и покрытие или пропитку различными изоляционными составами. Такой материал применяется для монтажа токоограничивающих бетонных реакторов.

Чтобы повысить электросопротивление бетона для железобетонных шпал, предлагалось вводить в его состав ионно-обменные смолы, связывающие свободные ионы, образующиеся при насыщении бетона влагой. В результате снижалась электропроводность жидкой фазы и всего бетона. Кроме того, изоляционные бетоны предлагалось изготавливать путем замены цементной связки полимерной. Этот метод лег в основу технологии производства электроизоляционных пластобетонов, например, эпоксидного бетона.

Что касается возможностей использования проводящих свойств увлажненного бетона, то подобные технологии получили ограниченное распространение. Это объясняется низкой стойкостью материала при прохождении тока и увеличением электросопротивления при отрицательных температурах, когда вода переходит в твердое состояние.

Ранее для упрощения создания электропроводного материала использовался подход, при котором бетон рассматривали, как электрически однородный объект, и не учитывали в достаточной мере его фазовый и химический состав, макро- и микроструктуру, особенности протекания физико-химических процессов. На современном этапе исследования возможности получения токопроводящих или изоляционных бетонов базируются на других принципах.

При разработке технологии изготовления изоляционных бетонов, учитываются свойства компонентов цементного вяжущего, а также их различных сочетаний. Такой подход позволяет выделить составы, которые в наибольшей степени приближаются к диэлектрикам. Кроме того, ведутся работы в установлении влияния пористости бетона на его изоляционные свойства.

В случае разработки электропроводящих бетонов основное внимание уделяется подбору токопроводящих добавок, изменяющих характеристики материала. Еще одним методом повышения электропроводности считается создание специального композиционного бетона с функциями проводника электрического тока. Результатом этих работ стало создание электропроводящего бетона – бетэла, который может применяться в качестве конструкционного и электротехнического материала.

Характеристики бетэла

Регулирование структуры и фазового состава цементного камня и самого бетона, наряду с применением токопроводящих добавок, считается одним из главных направлений получения бетона с заданными электрическими характеристиками. Это достигается путем правильного выбора исходного заполнителя, вяжущего и добавок, а также созданием оптимальных условий твердения.

Характеристики бетэла

Рисунок 3. Принципиальная схема бетэла: 1 – песок (диэлектрик-наполнитель); 2 – электропроводный металлосиликат; 3 – гелевая оболочка; 4 – агрегаты металлического порошка; 5 – агрегаты цемента

При изготовлении бетона может использоваться различная связка, по которой и названы типы материала:

  • пластобетон;
  • составы на цементном вяжущем;
  • полимерцементный бетон.

С точки зрения конструктивной, электрической и экономической эффективности наиболее подходящим считаются составы на цементном вяжущем, поскольку они, кроме высоких технико-экономических и конструктивных показателей, обладают достаточно хорошей дугостойкостью и короностойкостью.

Предварительные исследования электрических и прочностных свойств бетэла показывают, что при его изготовлении можно обеспечить большой диапазон механических и электрических параметров:

  • объемный вес: от 1,8 до 2,2 г/см 2 ;
  • прочность на растяжение: от 15 до 30 кг/см 2 ;
  • прочность на сжатие: от 85 до 250 кг/см 2 ;
  • удельное электрическое сопротивление: от 10 до 104 Омсм;
  • допустимая плотность тока: от 10 до 0,1 А/см 2 ;
  • рабочий диапазон температуры: от 60 до 150 °С;
  • допустимая скорость перегрева: 200 °С/с;
  • рабочая температура перегрева: 120 °С;
  • удельная разрушающая энергия в случае однократного включения токовой нагрузки: от 230 до 300 Втс/см 3 ;
  • удельная теплоемкость: 0,22 ккал/г°С;
  • удельный объем, при котором происходит рассеивание 1 МВтс энергии при перегреве материала на 1°С: 0,57.

Перспективы применения бетэла

Электропроводящие бетоны характеризуются относительно низкой себестоимостью и технологической доступностью. Только в некоторых случаях их стоимость будет незначительно превышать цену обычных строительных бетонов. Этот факт объясняется использованием при изготовлении электропроводящих бетонных смесей и конечных ЖБК распространенных компонентов (вяжущих, добавок, заполнителей), а также применением освоенных промышленностью технологических процессов.

Бетэл может широко применяться для решения широкого спектра задач в гражданском и сельскохозяйственном строительстве. Например, из него могут изготавливаться панели перекрытий и стен, кровля с внутренним водостоком, полы, фундаменты опор ЛЭП и другие ЖБИ.

Электросетевая конструкция из бетона и бетэла

Рисунок 4. Электросетевая конструкция из бетона и бетэла: а) ЭК с заземляющей оболочкой из бетона; б) ЭК с нижней частью целиком из бетэла: 1 – бетэл; 2 – арматура; 3 – строительный бетон; 4 – грунт.

При прохождении электротока бетэл, как и всякий другой проводник, подвергается нагреву. Это свойство может использоваться для монтажа электроотопительных элементов зданий. При этом в качестве основных нагревательных элементов можно использовать стандартные плиты перекрытий и стеновые панели, что не требует больших изменений технологической оснастки и конструкций этих элементов.

Читайте также:  Найди силу тока в спирали электроплитки

В случае применения электропроводящего бетона существует возможность замены сложных систем отопления, обеспечивается возможность обеспечения индивидуального микроклимата для жилых помещений, сокращаются сроки монтажа зданий, снижаются эксплуатационные расходы, принципиально изменяются технологии строительства отдельных узлов.

Источник



Бетон проводит электрический ток или нет

КАЧЕСТВЕННО

БЫСТРО

SEO оптимизация

адаптивная верстка

Ремонт в регионах

  1. Главная
  2. Строительные материалы
  3. Гидротехнический бетон
  4. Защита бетона от разрушения

Временное сопротивление бетона разрыву гораздо меньше, чем на сжатие; для ориентировочных расчетов труб, резервуаров и т. п. может служить сравнительная табл. 1, составленная на основании опытов и показывающая зависимость между прочностью на сжатие и разрывом. Из указанной таблицы видно, что прочность бетона на разрыв увеличивается в меньшей степени, чем на сжатие.

Содержание

  • Химическая стойкость бетона
  • Химическое влияние на бетон дымовых газов
  • Защитные мероприятия для бетона
  • Воздухонепроницаемость
  • Стойкость против изнашивания
  • Проводит ли бетон электрический ток
  • Огнестойкость бетона
  • Усадка бетона

Химическая стойкость бетона

Под влиянием химического воздействия некоторых веществ бетон может разрушаться с поверхности, а в дальнейшем и по всей массе. В бетоне разрушается только одна составная часть — затвердевшее цементное тесто (или т. н. цементный камень) в силу особенностей его химического состава. Все разрушения происходят только в присутствии влаги, по большей части под непосредственным влиянием вымывающей воды или другой жидкости.

Табл. 1. Зависимость временного сопротивления на разрыв и на сжатие бетона

Временное сопротивление в кг/см2 Отношение Rсж/Rразр
Rсж Rразр
70 7,7 9
140 14,0 10
210 19,2 11
280 23,8 12
350 28,0 12,5
420 32,2 13
490 36,4 13,5
560 40,6 14

Вредные газы могут оказывать вредное влияние только на сырой бетон. Свежий менее устойчив против всех химических влияний, чем твердевший продолжительное время. Все основания (химические) и щелочи не оказывают вредного влияния, т. к. портландцемент вследствие выделения извести при гидролизе сам обладает щелочной реакцией.

Однако цемент с большим содержанием алюминатов может разрушаться и от сильных щелочей. Все кислоты (за исключением чистой щавелевой кислоты, которая с известью образует нерастворимые соли) разрушают бетон, т. к. образуют с известью цемента растворимые и иногда разбухающие соли. Опаснее всего серная, соляная и азотная кислоты, от которых бетон можно защищать только конструктивными мероприятиями, т. е. изолируя от непосредственного соприкосновения с ними.

Однако соляная кислота и хлористый кальций, прибавленные к портландцементу в количестве 2

6% по весу, даже полезны, т. к. они ускоряют твердение. Немного менее опасны углекислота, сернистая и другие неорганические кислоты. Под влиянием углекислоты сначала происходит карбонизация извести (полезная для прочности), но затем образуется кислый углекислый кальций, легко растворимый и вымываемый водой.

Разрушение бетона серной кислотой и всеми сернокислыми солями происходит потому, что серная кислота образует с известью цемента гипс или с его глиноземом сильно кристаллизующуюся (с большим количеством воды) двойную соль — сульфоалюминат кальция (т. н. цементная бацилла). При кристаллизации она сильно расширяется в объеме, разрушая бетон. Проникающая в него вода вымывает растворимый сульфоалюминат кальция и вызывает окончательный распад.

Из неорганических солей на бетон вредно влияют сульфаты, сульфиты и сульфиды даже в слабых растворах, в особенности, если они часто обновляются. Считается опасным содержание S03 более 300 мг на 1 л воды. В практике чаще всего встречается сульфат калия, натрия (глауберова соль), магния, кальция (гипс) и аммония.

Все другие растворимые соли аммония также оказывают вредное влияние. Из хлоридов неопасны хлористый натрий NaCl (поваренная соль); наоборот, опасны хлористый магний, хлористый аммоний (нашатырь), хлористая ртуть (сублимат) и хлористый кальций.

Из нитратов разрушает аммониевая селитра (удобрение), в то время как остальные (известковая, калийная и натриевая селитра) не вредны. Карбонаты (например углекислый натрий — сода) и силикаты (натриевое и калиевое жидкое стекло) безвредны, также и фтористые соли; последние служат даже для уплотнения.

химическая стойкость бетона

Все аммониевые соли вредны, например сернокислый аммоний, солянокислый аммоний (нашатырь). Все органические кислоты по большей части вредны для, но в меньшей степени, чем сильные неорганические кислоты. Поэтому здесь достаточны защитные мероприятия в виде плотного бетона, применения цементов, бедных известью, и штукатурки.

Чаще всего встречаются следующие органические кислоты: молочная (силосные башни), уксусная, дубильная, винная (вино и пиво); в этих условиях следует принимать особые меры защиты также потому, что со временем он может оказывать влияние на чистоту и вкус жидкостей (это особенно относится к вину).

Такими мерами защиты служит покрытие резервуаров стеклянными плитками, парафином или штукатурка жидким стеклом. Алкоголь отнимает от бетона воду, приостанавливает твердение и часто вызывает неплотность.

Все масла и жиры (животные и растительные) оказывают сильное вредное влияние на бетон вследствие того, что жирные кислоты образуют с известью цемента легкорастворимые соли.

Напротив, минеральные масла и смолы (нефтяные продукты и получаемые путем перегонки угля) не вредны, так как они обычно свободных кислот не содержат. Сюда принадлежат нефть, газолин, бензин, бензол, смазочные масла, мазут, парафин, смолы и т. п.

При устройстве резервуаров для легких продуктов, например керосина, легко проникающих через бетон, требуется принятие особых мер, например устойчивой штукатурки жидким стеклом. Однако ни в коем случае нельзя допускать попадания нефти или масел в бетонную массу при затворении ее. Чистая вода не оказывает химического влияния, но в случае проникания через него (в особенности под давлением) она может растворять и уносить свободную известь, выделяемую цементом при твердении, ослабляя тем его.

Поэтому от действия на бетон чистой воды необходима защита, как и от минерализованной воды. Влияние морской воды определяется содержанием в ней растворенных солей, из которых вредное влияние оказывают хлористый магний MgCl2 и сульфат магния MgS04. Разрушение от морской воды происходит в силу образования гипса или сильно разбухающего сульфоалюмината кальция.

Не меньшее, зачастую даже большее влияние на разрушение оказывают физические и механические причины: мороз, удары волн, ледоход. Поэтому наряду с созданием плотного бетона и выбором соответствующего сорта цемента необходимо применение конструктивных мер.

Исследования показали, что большое влияние в море оказывают биологические факторы — растительные и животные обрастания. Предварительными опытами установили что бетонные массивы, подвергающиеся животному обрастанию, разрушаются химически; наоборот, растительные обрастания предохраняют его от разрушения.

Разрушение связано с выделением животными свободней углекислоты. Т. к. свежий бетон особенно сильно поддается действию разрушающих влияний, целесообразно применение заранее выдержанных бетонных блоков. Для работ в морской воде рекомендуются цементы, бедные известью. В случае применения портландцемента необходимо добавление пуццоланы; хороший бетон должен иметь

Источник

Бетон проводит электрический ток или нет

В настоящее время бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение в различных областях техники. Новые области применения бетона потребовали и новых зйаний о его свойствах. Наряду с изучением физико-механических свойств сейчас стали уделять большое внимание электротехническим свойствам бетона и, как следствие этого, были начаты работы по созданию бетонов с заранее заданными электрическими характеристиками.

Во многих странах ведутся работы по созданию специальных бетонов с заданными электрическими свойствами, а также по исследованию и использованию электрических свойств обычных строительных бетонов. Интерес к этой работе обусловлен большими перспективами, которые откроются перед строительством, электроэнергетикой и другими отраслями техники в том случае, если будут найдены надежные пути превращения бетона в электропроводящий материал.

Читайте также:  Какие условия необходимы для существования электрического тока в проводнике

Изучение электрических свойств бетонов и создание новых типов электропроводящих бетонов идет в двух направлениях.

1.Создание электропроводящих бетонов с малым удельным электрическим сопротивлением и стабильностью электрических параметров во времени при изменяющихся условиях эксплуатации.

2.Изучение электрических свойств существующих бетонов и создание бетонов с улучшенными электроизоляционными свойствами: высоким удельным электрическим сопротивлением, малым значением диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости, высокой электрической прочностью.

Разделение материалов на конструктивные и электротехнические существует во всех отраслях техники. Это объясняется тем, что известные электротехнические материалы по технико-экономическим показателям, а иногда из-за специфических физико-механических свойств, не могут быть использованы как конструктивные. Попытки использовать электроизоляционные или электропроводящие свойства обычного бетона делались и раньше, однако все они, как правило, неудачны, так как бетон не обладал стабильными электрическими свойствами, а регулировать их в заданных границах не представлялось возможным. Поэтому создание на основе обычного бетона материала, обладающего высокими конструктивными и необходимыми заранее заданными электрическими свойствами, является задачей большого народнохозяйственного значения.

Обычный бетон в определенных температурно-влажностных условиях обладает способностью проводить электрический ток, однако это его свойство является не стабильным. Кроме того, в большинстве случаев электропроводность обычного бетона рассматривается как вредная, так как с ней связана электрокоррозия арматуры в железобетонных конструкциях под воздействием блуждающих токов.

В ряде случаев эту способность пытаются использовать для целей заземления некоторых строительных конструкций, работающих под воздействием электрического тока. Последнее возможно лишь в том случае, если бетон будет стабильным проводником тока. Однако при сезонных колебаниях температуры и влажности электрическое сопротивление обычного бетона меняется на 6—8 порядков. Объясняется это тем, что он обладает ионным характером проводимости. При насыщении бетона водой происходит переход легкорастворимых компонентов цементного камня в жидкую фазу и он становится полупроводником с низким удельным электрическим сопротивлением. Высушивание же бетона приводит к росту его сопротивления.

Предлагались различные способы улучшения электрических свойств бетона. Большинство из них основывалось на том, чтобы воспрепятствовать проникновению влаги внутрь бетона или уменьшить ее влияние. Разработанный во Франции так называемый «изоляционный бетон Ламберта» приготавливался на водных битумных эмульсиях. Заполняя поры, образующиеся в теле бетона, битум затруднял его увлажнение, стабилизируя тем самым электрическое сопротивление. Бетон, предварительно высушенный, а затем покрытый или пропитанный с поверхности различными изоляционными составами, применяется во многих странах для изготовления токоограничивающих бетонных реакторов. В целях увеличения электрического сопротивления бетона, предназначенного для изготовления железобетонных шпал, в его состав вводились ионно-обменные смолы, которые связывали образующиеся при увлажнении бетона свободные ионы. Уменьшение концентрации ионов в жидкой фазе приводило к снижению электропроводности как самой жидкой фазы, так и бетона в целом. Наконец, высказывались предложения о получении изоляционных бетонов на основе полной замены цементной связки на полимерную. В зарубежной практике наибольшее распространение получил способ использования полимерных связок для получения электро-изоляцонных пластобетонов, в частности эпоксидного бетона.

Попытки использовать проводящие свойства бетона во влажном состоянии имели ограниченный успех. Объясняется это тем, что влажный бетон, с одной стороны, не выдерживал импульсов тока, с другой — при низких температурах, когда вода, находящаяся в бетоне, замерзала, он становился плохим проводником.

Характерная особенность большинства упомянутых выше работ заключалась в том, что бетон рассматривался с электрической точки зрения как нечто единое без достаточного учета его химического и фазового состава, микро- и макроструктуры, особенностей физико-химических процессов, приводящих к образованию его как материала.

В основу ведущихся исследований положен иной принцип получения как токопроводящих, так и изоляционных бетонов. Для изоляционных бетонов это, во-первых, комплексное изучение свойств отдельных компонентов цементного вяжущего и различных их сочетаний, что позволило выделить те из них, которые бы в наибольшей степени приближались к диэлектрикам и, во-вторых, установление роли пористости бетона и определение границы, опасной в электрическом отношении. Для электропроводящих бетонов это, во-первых, отыскание токопроводящёй добавки, изменяющей свойства бетона в сторону повышения его электропроводности и, во-вторых, получение на ее основе композиционного материала — специального бетона со всеми характерными качествами проводника электрического тока.

В результате этих работ был создан электропроводящий бетон, названный бетэлом, обладающий, наряду с конструктивными свойствами, способностью проводить электрический ток.

На основании теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что изменение в нужном направлении фазового состава и структуры цементного камня и бетона, а также использование токопроводящих добавок является одним из основных путей получения бетонов с заданными электрическими свойствами. Этого следует добиваться не только за счет выбора исходного вяжущего, заполнителя и добавок, но и создания оптимального с точки зрения электрических свойств режима твердения. В ранее выполненных работах в нашей стране и за рубежом первое учитывалось недостаточно, а второе не принималось во внимание вообще.

Связка, используемая в бетоне, может быть самой различной и в зависимости от ее вида различают следующие типы бетона: пластобетона, полимерцементный бетон и бетон на цементном вяжущем. Если проанализировать их с точки зрения электрической, конструктивной и экономической эффективности, то можно сказать, что наиболее подходящим для электрических целей является бетон на цементном вяжущем, так как он имеет, помимо высоких конструктивных и технико-экономических показателей, достаточно хорошую короностойкость и дугостойкость. Поэтому работа по применению бетона для электротехнических целей и должна развиваться в направлении использования обычного цементного бетона с учетом различных методов, улучшающих его электрические свойства.

Предварительные исследования прочностных и электрических свойств бетэла показали, что он может быть получен с большим диапазоном электрических и механических свойств:

Удельное электрическое сопротивление, ом-см10—104

Прочность на сжатие, кг/см 2 85—250

Прочность на растяжение, кг/см 2 15—30

Объемный вес, г/см 2 1,8—2,2

Допустимая плотность тока, а/см 2 10—0,1

Рабочий диапазон температуры, ° С—60°—I-150°

Рабочая температура перегрева, ° С120

Допустимая скорость перегрева, ° С/сек200

Удельная разрушающая энергия при однократном включении токовой нагрузки, вт-сек/см 3 230—300

Удельный объем, необходимый для рассеивания энергии 1 Мвт-сек при перегреве на 1 ° С, 0,57

Удельная теплоемкость, ккал/г-град0,22

Электропроводящие бетоны относятся к числу дешевых и доступных материалов. Их стоимость лишь в некоторых случаях будет незначительно превышать стоимость обычных строительных бетонов. Это объясняется тем, что при изготовлении электропроводящих бетонов и конструкций на их основе используются распространенные составляющие — вяжущие, добавки, заполнители, а также в основном освоенные промышленностью технологические процессы.

Бетэл может найти широкое применение в области гражданского и сельскохозяйственного строительства. Панели стен и перекрытий, полы, кровли с внутренним водостоком, фундаменты опор линий ЛЭП, — вот далеко не полный перечень конструкций из него.

Бетэл как всякий проводник при прохождении электрического тока нагревается. Это позволяет широко использовать его для создания электроотопительных элементов зданий. В качестве нагревательных элементов могут быть использованы без больших изменении конструкций и технологической оснастки применяемые в настоящее время стеновые панели и плиты междуэтажных перекрытий. Конструкции из электропроводящего бетона позволят отказаться от сложных существующих систем отопления, обеспечат возможность создания индивидуального микроклимата в жилых помещениях, позволят предложить ряд принципиально новых решений отдельных узлов, обеспечат сокращение сроков монтажа зданий, приведут к снижению целого ряда эксплуатационных расходов, особенно в условиях сурового климата.

Источник