מעגל אלקטרודות הארקה סביב משטח בטון

רוב הפרויקטים שאני נתקל בהם בצבא בתחילת המלחמה ואפילו לפני כן, מכילים את השילוב הזה:

עבור גומחה או לוח החשמל חיצוני, כמו כן הגנרטור על המשטח בטון, מבצעים הארקת יסוד (או כאילו הארקת יסוד) ומסביב משטח בטון מתקינים אלקטרודת הארקה. יש להדגיש, החומר היחיד המשמש למוטות הארקה בישראל הוא פלדה מצופה נחושת (אלקטרודת הארקה תקנית על פי תקן ת"י 1742 מורכבת מליבת פלדה המצופה בנחושת אלקטרוליטית (לפחות 99.9% נחושת). הציפוי מגן על הפלדה מפני קורוזיה באדמה)

פרסום

אז, למה בעצם מתקינים את אלקטרודות הארקה, אם משטח בטון הוא בעצם הארקת יסוד?

התקנת טבעת האלקטרודות ההיקפית נועדה ליצור מערכת השוואת פוטנציאלים צפופה סביב (משטח) המבנה ולהבטיח התנגדות חשמלית נמוכה לאדמה. טבעת זו (הקרויה גם טבעת גישור/הארקה) הכרחית לבטיחות ומשמשת למספר מטרות קריטיות

• הגנה ממתח צעד: בעת קצר לאדמה, נוצרים הפרשי מתח בקרקע סביב המבנה (בין מבנה וקרקע). הטבעת משווה את הפוטנציאלים על פני הקרקע ומגינה על אנשים מפני התחשמלות בעקבות פוטנציאלים מסוכנים
• פיזור זרמים אופטימלי: היא מאפשרת פיזור יעיל של זרמי תקלה וזרמי ברק אל תוך מסת האדמה על פני שטח גדול יותר
• גיבוי ושיפור הולכה: היא מספקת יתירות להארקת היסוד המותקנת בבטון, ומשלימה את ההארקה במקרים בהם יסודות המבנה מבודדים מהקרקע (למשל עקב איטום נגד מים או יבוש הקרקע).

• הגנה בפני התחשמלות: במקרה של תקלה בלוח או בגנרטור, זרם הקצר שואף לחזור למקור. יצירת מעגל אלקטרודות סגור סביב המשטח מורידה את עכבת לולאת התקלה, ומוודאת שכל חלקי המתכת והאדמה באזור נמצאים באותו מתח, ובכך מונעת "מתח מגע" מסוכן לאנשים הנמצאים בקרבת המשטח.
• דרישות לגנרטורים: גנרטורים קבועים דורשים "הארקת שיטה" עצמאית ויציבה, וכן השוואת פוטנציאלים הדוקה למשטח שבו הם מותקנים. טבעת אלקטרודות מסביב לתשתית הגנרטור מבטיחה שההגנות יפעלו כראוי במצב של אספקה חלופית

ואם לא להתפאר יותר מדי, אז הכול יהיה בסדר

שימוש במבני בטון מזוין בשילוב עם אלקטרודות הארקה מנחושת במערכת הארקה משותפת אינו מומלץ במיוחד עקב קורוזיה אלקטרוכימית. נחושת היא קתודה פעילה ביותר, בעוד שפלדה היא אנודה, מה שמוביל להרס מהיר של הברזל תחת השפעת זרמים תועים ולחות

פיזיקה של התהליך

• באלקטרוליט (קרקע/בטון רטוב), הפוטנציאל של נחושת הוא בערך +0.3 וולט, בעוד של ברזל (פלדה) הוא בערך -0.2 וולט. כאשר הם מתאחדים, נוצר זוג גלווני רב עוצמה
• ברזל מתחיל לוותר על האלקטרונים שלו לנחושת ומתמוסס במהירות, ומאבד את כושר נשיאת העומס של החיזוק
• תוצרי קורוזיה של פלדה תופסים נפח גדול פי 2.5-2.6 מהמתכת המקורית, מה שיוצר לחץ פנימי והורס את הבטון מבפנים

סיכונים וכללים עיקריים

• השימוש ביסודות בטון מזוין כמקור הארקה מותר.
• עם זאת, השימוש ביסוד עם חיזוק דרוך אסור, כמו כן בקרקעות עם תכולת לחות נמוכה מ-3%.
• השימוש במוטות הארקה מנחושת או מצופים נחושת בשילוב עם יסודות מבוססי מתכת "שחורה" מפר את תקני ההגנה ומעוות את פוטנציאל ההגנה.

אם לא בונים את המשטח בטון באתר, אלא נשתמש בלוח בטון מוכן, אז יש לקחת בחשבון, שקיימות לוחות עם חיזוק דרוך מראש (בטון דרוך). חיזוק בבטון נמתחים עוד לפני יציקת הבטון, והבטון נוצק סביבם. זאת על מנת להבטיח שלוחות בעובי קטן למדי לא ישקעו; מהי הסכנה בשימוש בחיזוק מתוח מראש כהארקת יסוד? כאשר זרמים גדולים עוברים דרך חיזוק כזה, הוא יכול להתחמם מאוד ולהתמתח. כתוצאה מכך, מבנה זה עלול לקרוס

ושנית, אם יש איטום מתחת למשטח

התנגדות הארקה לא צריכה לעלות על הערך שצוין, אשר עשוי להיות בלתי ניתן להשגה בקרקע בה נמצא היסוד. בתנאים כאלה, פתרון מומלץ לרוב הוא התקנת מערך הארקה לאורך ההיקף החיצוני של הבניין (משטח). מעגל זו מחובר מתכתית לחלקים המוטמעים של היסוד ולחיזוקיו. ברור שבתנאים כאלה, המעגל צריך להיות ממוקם כמעט בסמוך ליסוד

כדאי להעריך את יעילות השימוש במערך הארקה חיצונית כדי להפחית את התנגדות ההארקה. המתודולוגיה לחישובים כאלה מניבה תוצאות אמינות. האיור מציג את אחוז ההפחתה בהתנגדות ההארקה כפונקציה של המרחק בין לולאת ההארקה החיצונית, המורכבת מפס הארקה אופקי, לבין יסודות בניין במידות כוללות של 50 x 20 מטר. עומק הקבורה של פס ההארקה מונח כ-0.7 מטר; להתנגדות הארקה בקרקע אין השפעה על תוצאות החישוב.

מעגל הארקה המותקן ישירות מתחת לריצוף הבטון, במרחק של 0.5 מטר מהיסוד, אינן יעיל ויכול להפחית את התנגדות ההארקה רק ב-5%. הצבת המעגל מתחת למדרכה, במרחק של 1.5 מטר מהיסוד, מפחית את התנגדות ההארקה בכ-12-13%, שברוב המקרים נמצאת במסגרת שגיאת המדידה. כדי להשיג הפחתה של לפחות 20% בהתנגדות ההארקה, יש למקם את המעגל במרחק של כ-3 מטר מהיסוד, מה שלעיתים דורש הצבתה מתחת לכביש – משימה עתירת עבודה ביותר מנקודת מבט ארגונית. לא כדאי לבצעה ללא סיבה מיוחדת

עם זאת, התקנת מעגל הארקה חיצונית אינה יכולה להיחשב חסרת תועלת. התקנתה, כאמור מפחיתה משמעותית את התנגדות הצעד. לפיכך, מעגל הממוקם במרחק של מטר אחד מהיסודות יכול להפחית את מתח הצעד או מגע. תוצאה זו ראויה לציון במיוחד כיום, שכן אנשים מחליפים יותר ויותר ריצוף אספלט באריחי קרמיקה אטרקטיביים, שלמרבה הצער, לא ניתן לסמוך על תכונות הבידוד שלהם עקב הפערים הנדרשים בין האריחים, המלאים באדמה רטובה

אבל בעיקרון, רק רציתי להזכיר שזוג גלווני של נחושת-פלזמה יכול להיווצר ואם יש אלקטרוליט (מלח, לחות) באדמה, זה יכול להוביל לקורוזיה אלקטרוכימית, שתפחית את חיי של מקור ההארקה.

פרסום

נירוסטה נחשבת לחומר אידיאלי וחף מבעיות – היא אינה יוצרת זוגות גלווניים עם בטון או ברזל

MASTAQ