Electrical resistivity measurement of concrete

Concrete electrical resistance can be measured by applying a current using two electrodes attached to the ends of a uniform cross-section specimen. Electrical resistivity is obtained from the equation:^[1]

${\displaystyle \rho =R{\frac {A}{\ell }},\,\!}$

R is the electrical resistance of the specimen, the ratio of voltage to current (measured in ohms, Ω)

${\displaystyle \ell }$ is the length of the piece of material (measured in metres, m)

A is the cross-sectional area of the specimen (measured in square metres, m²).

This method suffers from the disadvantage that contact resistance can significantly add to the measured resistance causing inaccuracy. Conductive gels are used to improve the contact of the electrodes with the sample.^[2]

The problem of contact resistance can be overcome by using four electrodes. The two end electrodes are used to inject current as before, but the voltage is measured between the two inner electrodes. The effective length of the sample being measured is the distance between the two inner electrodes. Modern voltage meters draw very little current so there is no significant current through the voltage electrodes and hence no voltage drop across the contact resistances.^[2]

In this method a transformer is used to measure resistivity without any direct contact with the specimen. The transformer consists of a primary coil which energises the circuit with an AC voltage and a secondary which is formed by a toroid of the concrete sample. The current in the sample is detected by a current coil wound around a section of the toroid (a current transformer). This method is good for measuring the setting properties of concrete, its hydration and strength. Wet concrete has a resistivity of around 1 Ω-m which progressively increases as the cement sets.^[3]

コンクリートの現場での電気抵抗率は、一般的にウェンナー配列の4つのプローブを使用して測定されます。4つのプローブを使用する理由は、実験室の方法と同じで、接触誤差を克服するためです。この方法では、等間隔に配置された4つのプローブが試験片に一直線に当てられます。2つの外側のプローブが試験片に電流を誘導し、2つの内側の電極が結果として生じる電位降下を測定します。プローブはすべて試験片の同じ表面に適用されるため、この方法は現場でバルクコンクリートの抵抗率を測定するのに適しています。^{[ 4 ]}

抵抗率は次式で与えられる。

${\displaystyle \rho =2\pi a{\frac {V}{I}}}$

Vは内側の2つのプローブ間で測定された電圧（単位はボルト、V）です。

Iは2つの外側プローブに注入される電流（アンペア、Aで測定）です。

aはプローブ間の等距離（メートル、mで測定）です。

鉄筋は周囲のコンクリートよりも電流伝導率が高いため、電気抵抗率の測定に支障をきたします。これは特に、コンクリートのかぶり厚さが30mm未満の場合に顕著 です。この影響を最小限に抑えるため、通常は電極を鉄筋の上に配置することを避け、やむを得ず配置する場合は、鉄筋に対して垂直に配置します。

しかし、コンクリート表面の鉄筋と単一プローブ間の抵抗測定は、電気化学測定と併せて行われることがある。抵抗率は腐食速度に大きく影響し、電気化学測定には鉄筋への電気的接続が必要である。同じ接続で抵抗測定を行うと便利である。^{[ 2 ]}

抵抗率は次式で与えられる。

${\displaystyle \rho =2RD}$

Rは測定された抵抗値です。

Dは表面プローブの直径です。