浅谈测定电阻率法在土建工程领域中的应用及发展

摘要：电阻率是各种导电材料的基本物理性质，且能与导体的各种指标有密切关系。研究土木建筑材料的力学性质极为关键，电阻率法提供了一种便捷的检测途径。随着土建材料的更新、土建工程的大规模化，新型快捷检测技术有极大的发展空间与必要性。本文主要

就国内电阻率法在土建工程中应用进行阐述及对比分析；就行业发展简要展望，以期更好为学者研究、探讨提供帮助。

关键词：电阻率法 土建材料 性能检测

1.电阻率法土建工程力学性能检测技术

电阻率法检测技术的任务就是通过测定材料导电性评价结构材料力学指标。，从而为工程项目快速验收检测、结构快速检测试验等提供一定标准与方便。

1.1电阻率法在土建材料应用中现阶段研究进展

由于电阻率法技术的测定特点，尤其是测定数字快捷、精准得到很好的发展基础；但也因受温度、湿度等环境影响因素受到一定限制。国内研究方向主要有：

（1）水泥水化过程与电阻率的关系研究：魏小胜研究表明[1]电阻率与孔隙率成函数关系；明显将水化过程分为三大主要阶段：诱导期、破裂期、凝结硬化期，并且诱导期变化不大主要原因是水泥液体中离子成分变化不大；凝结硬化期由于离子反应减少以及孔隙率的增加导致电阻率上升。隋同波研究[2]认为： 由于水化过程中钙离子与氢氧根离子的变化对电阻率影响比较大，将过程分为四个阶段：初期阶段、诱导阶段、加速阶段、减速阶段 ，并且考虑期间化学反应导致的热量变化、离子增减等因素与电阻率变化的量化对应关系。萧莲珍[3]研究为：[5]根据实验结果曲线分析将过程分为四个阶段：溶解阶段、胶凝阶段、硬化初期、减速阶段，依据实验曲线得出很好的相关性。张琳研究表明[4]：试样养护过程与表层电阻率变化密切相关。李美利得出[5]：电阻率差值在一定范围内养护是否合格。上述表明水泥水化过程与电阻率的变化有密切关系，有待进一步核实与确定公式化的研究。

（2）电阻率法用于岩土地基评判中的研究：查甫生认为[6]：砂土地基中电阻率随压缩指数成正比关系，并可借此评价砂土液化性质等应用。蔡国军实验结果认为[7]海象粘土中盐含量、颗粒物含量跟土体的塑性指标密切联系，其他海象土体特性与之关系不明显。陈小芳通过对电阻率差分曲线分析[8]，研究可应用于对岩土体分层技术。严明良分析表明[9]：通过实验表明，电阻率法研究岩土体的无侧限抗压强度有很好的对应关系。吴礼群认为[10]：通过对成都麓湖二区地质勘查，电阻率法在岩土工程中有很大利用价值与有点，为工程地质勘查分析提供快速有效的方法。

1.2 电阻率法测定设备及工作原理

（1）系统原理

物理基本原理：在温度一定的情况下，有公式R=ρ L/s 得ρ=RS/L 其中的ρ就是材料的电阻率，L为材料的长度，S为试样横截面面积。

（2）数据补偿原理

考虑温度湿度影响的精密测试装置，测定电阻率及温湿度数值，利用单片机技术对测试仪器进行人机交互，确保不同环境条件下得出有实际意义的数据。

（3）测试设备举例

东南大学岩土研究所自制的ESEU-1型测试仪和RCTPU测试仪[11]，设备分别用于室内外实验。仪器使用高精度电阻箱、直流电源、安倍表；由公式ρ=RS/L得出原始数据，根据之前研究数据选定相应的温度、湿度补偿，最终由单片机程序得出精确电阻率数值。裴世建介绍了几种土壤电阻率测试方法[12]，其中四极探测方法比较精确，但是受自然条件限制如电缆管道、高压电线等影响较大；孔中三极法需采用视电阻法进行计算评定，但实验过程较难控制。实际应用中还有无电极法及非接触法电阻率测试仪等应用，其测试结果误差相对较小，但测量对象受到一定限制。

1.3 电阻率法测定过程中存在的问题

（1）测试仪器不统一，无标准参考数值

大部分学者都没有统一的测试仪器供给使用，市场上没有适合的高精度的实验仪器，往往导致研究人员自己临时制作测量仪器，很难保证仪器的测试精度质量，进行试验研究时各自得出自己数据结果，虽然大体结论是相同的，但是数据上没有确切的办法统一；由于测试仪器、测试环境不同导致各种情况下的数据无法对应，没有对此设置统一标准，因此该问题需专门研究，做出对应的弥补措施，以便该研究方向的顺利发展。

（2）测试方法不同，测试精度上有很大差异[13]

采用二极法测试比较简单，无法消除电阻的影响，采用四极法可以降低这方面的影响，采用交流电源可实现无接触测量，采用直流电源测量结果出入较大且不易控制。并且四极法实验比较麻烦，并且受材料形状限制明显。钱觉时认为[13]非接触法能较好的控制电极的极化和电容的影响，可以重复性测试，并且误差较小；交流电源也可以很好的消除电容、电极的极化问题。

2电阻率测定方法应用发展前景

随着研究力度的加大，研究结果的明确，电阻率法作为一种快捷测试技术，在工程验收、工程检修、工程评估、特别是大规模工程事故预警中有更大应用空间。

（1）对智能化施工质量控制中混凝土的凝结过程进行实时监控，可以很好的为服务工程施工；快速检测工程施工质量，从而加快生看效率与提高质量保证。

（2） 对公路路基、桥梁等大型建筑体、旧房质量等快速评估，可以提供比较简单快捷有力的参考数据，预防事故发生，以指导生产建设。

（3）对山体滑坡检测地震预警等提供参考数据，因地质活动较大影响地质物理性质，因而可以实时监测区域内地质变化，为防灾预测提供帮助。

3.结束语

总之，电阻率法在土建工程中应用有相当广阔的空间，应加大该方面的研究，以更好服务生产建设。因此，改善当今设备仪器问题、测量方法的标准问题、测量数据的实践应用问题相当有必要。电阻率法在土建领域技术的成熟将为工程施工、检测、设计提供极大帮助。

参考文献

[1]魏小胜，肖莲珍，李宗津.采用电阻率法研究水泥水化过程[J].硅酸盐学报，2004，32（1）：34-38

[2]隋同波，曾晓辉，谢友均.电阻率法研究水泥早期行为[J].硅酸盐学报，2008 ，36（4）：432-434

[3]萧莲珍，李宗津，魏小胜.用电阻率法研究新拌混凝土的早期凝结和硬化[J].硅酸盐学报，2005 ，33（10）：1271-1274

[4]张琳. 混凝土养护监测与评价的电阻率方法研究[J].2012，，111（3）：32-35

[5]李美利，钱觉时，王立霞，徐姗姗.混凝土养护效果电阻率评价法探索[J].建筑材料学报，2011 ，14（4）：473-477

[6]查甫生，刘松玉，杜延军.电阻率法在地基处理工程中的应用探讨[J].工程地质学报，2005 ，14（05）：637-642

[7]蔡国军，张涛，刘松玉，邓永锋. 江苏海相粘土电阻率与岩土特性参数间相关性研究[J].岩土工程学报2014 ，32（5）：1-6

[8]陈小芳. 视电阻率及其差分曲线在岩土分层中的应用[J].地球物理学进展，2004 ，111（3）：32-35

[9]严明良. 电阻率法在岩土工程中的应用[J].水利水电科技进展，2004 ，19（2）：455-459

[10]钱觉时，徐姗姗，李美利.混凝土电阻率测量方法应用[J].山东科技大学学报，自然科学版.2010 ，29（1）：37-42

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