اجراي چاه ارت با استفاده از بنتونیت اکتیو
Earth well execution
براي دستيابي به يك سامانهي اتصال زمين كارآمد، بادوام و قابل اعتماد، بايد جنبههاي مختلفي، همچون طراحي، اجرا و انتخاب مصالح مناسب را مورد توجه قرار داد. اما در ميان تمامي بخشهاي مختلف اين سامانه، چاه ارت از حساسيت و ويژگيهاي خاصي برخوردار است، زيرا پس از اجرا امكان دسترسي مجدد به آن وجود ندارد و در صورت بروز اشكال، كار چنداني براي آن نميتوان كرد؛ و با عنايت به اين كه اين بخش نقشي تعيين كننده در كارآمدي سامانه اتصال زمين دارد، ميتوان گفت مهمترين و حساسترين بخش سامانه، اتصال زمين است و طراحي و اجراي صحيح آن از اهميت اساسي برخوردار است. در حال حاضر متأسفانه كمبود منابع كاربردي در مورد سامانهي اتصال زمين احساس ميشود، كه اين خود موجب رواج يافتن برخي شيوههاي اشتباه و بروز اختلاف نظرهايي، به ويژه در زمينهي اجراي چاه ارت شده است و اغلب شاهد اجراهاي نادرست و در نتيجه عدم دستيابي به مقاومت مناسب و يا بيدوام بودن چاههاي اجراشده هستيم. گاهي يك بيدقتي ساده در اجراي چاه باعث از دست رفتن كل هزينهها و ناكارآمدي سيستم اتصال زمين و در نتيجه ناايمن شدن شبكهي برق و بروز پيامدهاي ناگوار ناشي از آن ميشود. از اين رو، شايسته است براي «اجراي چاه ارت» اهميتي ويژه و جايگاهي خاص قائل شويم.
در نوشتار حاضر كوشيدهايم شناختي علمي و در عين حال ساده از مسائل اجرايي و عوامل مؤثر در كيفيت چاه ارت به دست داده و راهكارهايي مناسب و كاربردي براي اجرا و نيز حل مشكلات آن ارائه نماييم. همچنين، نحوهي كاربرد بنتونيت به عنوان يك الكتروليت خوب در چاه نشان داده شده است. انتخاب بنتونيت از اين جهت بوده كه اين ماده تأثير فوقالعاده مطلوبي در كاهش مقاومت چاه، كاهش هزينهها و پايداري و دوام طولاني مدت چاه زمين دارد.
عوامل مؤثر بر مقاومت چاه
1- يخزدگي و خشكي خاك
ميدانيم كه هدايت الكتريسيته در فلزات ناشي از جابهجايي الكترونهاست و در اين كار هستههاي اتمها در جاي خود ميمانند و جابهجا نميشوند. ولي در غيرفلزاتي مانند خاك، قضيه به شكل ديگريست؛ در اين مواد هدايت الكتريسيته ماهيت شيميايي داشته و از املاح يونيزه شدهي موجود در آنها سرچشمه ميگيرد. همچنين، ميدانيم كه عبور جريان توسط يونها مستلزم حركت و جابهجايي آنهاست. حال با توجه به اين كه يك يون، كل اتم را شامل ميشود و اتمهاي مواد جامد قادر به جابهجايي نيستند، خاك نيز در حالت جامد قادر به هدايت جريان برق نيست؛ ولي هنگامي كه مقداري آب جذب خاك شود، املاح خاك، در اين رطوبت حل و سپس يونيزه شده و آنگاه ميتوانند عمل هدايت الكتريكي را انجام دهند. به همين دليل، خاكهاي خشك يا يخزده قادر به هدايت نبوده و مقاومت بسيار زيادي از خود نشان ميدهند. بر همين اساس، هنگام تعيين عمق چاه، ميبايد به امكان يخ زدن سطح خاك در زمستان و خشك شدن آن در تابستان توجه كرد و با در نظر گرفتن آب و هواي منطقه، عمق مؤثر چاه را از سطحي كه امكان يخ زدن و خشك شدن ندارد، به پايين در نظر گرفت. اين موضوع به ويژه در اتصال زمينهاي افقي (شبكهها يا مشهاي ارت كه در عمق كمي اجرا ميشوند) درخور توجه است.
2- فشردگي خاك
ميدانيم كه خاك از دانههايي با اندازههاي مختلف تشكيل شده است كه اين دانهها در خاكهاي دست نخورده، معمولاً به همديگر فشرده شده و تودهاي متراكم را به وجود ميآورند. در اين تودههاي متراكم، دانههاي خاك در همديگر فرو رفته و فضاي تهي قابل توجهي ميان خودشان باقي نميگذارند. بنابراين، سطح تماس بين دانهها زياد بوده و در نتيجه مقاومت الكتريكي كمي ايجاد ميشود؛ در حالي كه در خاكهاي دستي و نامتراكم، فضاهاي خالي زياد بين دانههاي خاك، سطح تماس كمي ايجاد ميكند و به همين دليل مقاومت الكتريكي زيادي پديد ميآيد. نكتهي ديگر اين كه هر چه دانههاي خاك درشتتر باشند، فاصلههاي خالي بيشتري بين آنها به وجود آمده و مقاومت الكتريكي را افزايش ميدهد.
اكنون نكتهي بسيار مهم ديگري را مورد توجه قرار ميدهيم و آن اين كه اثر مقاومت ويژهي خاكهاي نزديك و اطراف الكترود ارت در مقاومت چاه، بسيار بيشتر از اثر خاكهاي دور از آن است. توجه به اين دو مطلب مهم نشان ميدهد كه اجراي چاه ارت در زمين دست نخورده اهميت فوقالعادهاي دارد و در صورت دستي بودن خاكهاي سطحي، چاره آن است كه نخست آن قدر پايين برويم تا به زمين دست نخورده برسيم و آنگاه كندن چاه را در زمين دست نخورده، به اندازهي كافي ادامه دهيم. بديهي است كه تنها آن بخش از چاه كه در خاك دست نخورده قرار دارد، ارزشمند و مؤثر بوده و عمق مؤثر چاه نيز برابر ارتفاع همان بخش است.
دقيقاً به همين دليل است كه در هنگام اجراي چاه ارت بايد الكتروليت اطراف الكترود را به خوبي كوبيده و متراكم نمود. زيرا اين كار در كاهش مقاومت چاه، اثر فراوان دارد. با توجه به اين كه سيم متصل به الكترود ارت (كه تا سطح خاك بالا ميآيد) نيز مانند يك الكترود ميلهاي عمل نموده و در كاهش مقاومت كلي چاه مؤثر است، كوبيدن خاكهاي لايههاي بالاتر از الكترود (اطراف سيم ارت) نيز ميتواند در كاهش مقاومت چاه مؤثر باشد و هر چه آنها را بيشتر كوبيده و متراكم كنيم، نت
يجهي بهتري حاصل ميشود.
در اين جا برخي خواص ارزشمند خاك بنتونيت به عنوان الكتروليت مشخص ميشود. دانهبندي اين خاك فوقالعاده ريز بوده، داراي خاصيت تورمي شديدي است و در اثر تورم ناشي از آبگيري، تمامي خلل و فرج موجود ميان دانههاي خود را پُركرده و به تمام سطوح پيراوني نيز فشرده ميشود؛ و همين موضوع يكي از دلايل پايين بودن مقاومت الكتريكي چاههاي بنتونيتيست. از سوي ديگر، اين تودهي متراكم نياز به كوبيدن ندارد و در نتيجه اجراي آن آسان است و مقاومت حاصل از آن، بر خلاف الكتروليتهايي از قبيل ذغال و نمك، وابسته به چگونگي اجرا و دقت در كوبيدن الكتروليت نيست.
3- رطوبت و آب
همان گونه كه در تشريح اثر يخزدگي گفته شد، هدايت الكتريسيته در خاك ماهيت شيميايي داشته و از املاح حل شده در رطوبت خاك سرچشمه ميگيرد. بنابراين، هرچه رطوبت بيشتري در خاك موجود باشد، املاح بيشتري در آن حل شده و جابهجايي يونها نيز بهبود مييابد. بنابراين، ميزان هدايت آن نيز افزايش مييابد، ولي برخلاف انتظار، آندسته از خاكهاي سطحي يا زيرزميني كه به طور دائم در معرض رطوبت فراوان قرار دارند (مانند بستر جويها و رودخانهها) داراي هدايت كمي هستند. زيرا آب و رطوبت بسيار زياد موجود در اين خاكها، به تدريج و به مرور زمان، املاح و حتي دانههاي ريز اين خاكها را شسته و با خود به جاهاي ديگر برده است در نتيجه هدايت آنها به دليل فقر املاح، اندك است. پس با افزايش رطوبت خاك، هدايت آن افزايش مييابد؛ ولي هنگامي كه مقدار اين رطوبت بسيار زياد شود، ميزان هدايت كاهش خواهد يافت. پيش از اين گفته شد كه اثر مقاومت ويژهي خاكهاي نزديك و اطراف الكترود ارت در مقاومت چاه، بسيار بيشتر از اثر خاكهاي دور از آن است. بنابراين، بهتر است چاه ارت را آن قدر بكنيم تا به خاك مرطوب كه داراي مقاومت كميست، برسيم و سپس درون خاك مرطوب نيز تا اندازهاي حفاري را ادامه بدهيم. به اين ترتيب، الكترود ارت در محاصرهي خاكي كم مقاومت قرار خواهد گرفت. به ويژه قابل توجه است كه افزايش عمق چاه از يك سو موجب كاهش مقاومت آن شده و از سوي ديگر در اعماق بيشتر معمولاً درصد رطوبت نيز افزايش يافته و به شكلي مضاعف موجب كاهش مقاومت الكتريكي آن ميشود. ولي هرگز نبايد كار را تا رسيدن به سفرههاي آب زيرزميني ادامه داد؛ زيرا همان گونه كه گفته شد، اين كار اثر معكوس دارد.
4- فاصلهي چاهها از يكديگر
معمولاً تعداد و فاصلهي چاههاي ارت و محل احداث آنها، با توجه به مقاومت موردنظر، از سوي طراح محاسبه و تعيين ميشود، ولي به دليل آن كه فرمولهاي محاسبهي مقاومت چاه ارت اصولاً با فرض همگن بودن خاك نوشته شدهاند و در عمل با خاكها و زمينهاي غيرهمگن مواجهايم، و همچنين به علت وجود برخي موانع و دشواريهاي اجرايي، ممكن است مقاومت عملي چاهها با مقدار محاسبه شده تفاوت داشته و پس از اجرا (به منظور كاهش مقاومت) نياز به اضافه كردن چاه جديد داشته باشيم و گاهي نيز حين اجراي طرح، به دليل وجود موانع عملي از قبيل وجود صخره يا لاشههاي بزرگ بتني در محل طراحي شده، ناگزير از تغيير محل آن شويم. از اين رو، لازم است محلهاي جديدي براي احداث چاه در نظر گرفته شود. به همين دليل مهندس ناظر ميبايد به نكات حائز اهميت در جانمايي چاه ارت مسلط باشد. يكي از نكات مهم در اين كار، رعايت فاصلهي لازم ميان چاههاست. ميدانيم كه هر چاه ارت داراي محدودهاي در اطراف خود ميباشد كه در هنگام بروز خطا و جاري شدن جريان در الكترود ارت، داراي ولتاژ خواهد شد. اين محدوده، حوزهي مقاومت (Resistance Area) ناميده ميشود. نكتهي مهم اين است كه دو چاه ارت تا حد ممكن از هم دور باشند و يا فاصلهي آنها دست كم به اندازهاي باشد كه حوزههاي 
مقاومت آنها همپوشاني نداشته باشند. (به شكلهاي 4 و 5 توجه شود.) رعايت نشدن اين نكته مشكلات زير را به وجود ميآورد:
الف) در صورتي كه دو چاه براي دو شبكهي مستقل از هم به كار روند (مثلاً يكي براي ارت فشار ضعيف ترانسفورماتور و ديگري براي ارت فشار قوي آن)، هنگام بروز خطا در يكي از شبكهها، ارت شبكهي ديگر نيز برقدار خواهد شد و اين موضوع ميتواند بسيار خطرناك باشد.
ب) در صورتي كه دو چاه به يكديگر متصل شده و هر دو براي يك سامانه به كار روند، رعايت نشدن حداقل فاصله باعث ميشود كه پس از متصل كردن دو چاه به يكديگر، كاهش مورد نظر در مقاومت كل به دست نيامده و مقاومت حاصل شده، بيشتر از حد انتظار شود.
ابعاد حوزهي مقاومت بستگي به مقاومت ويژهي خاك و عمق چاه دارد. هر چه مقاومت ويژهي خاك بيشتر باشد و يا عمق چاه افزايش يابد، حوزهي مقاومت بزرگتر ميشود. به طور كلي براي چاههايي كه به هم متصل شده و ارت واحدي را تشكيل ميدهند، اين فاصله نبايد كمتر از 6 متر باشد؛ و براي دو چاه كه متعلق به دو سامانهي مختلف ميباشند، اين فاصله نبايد كمتر از 20 متر يا دو برابر عمق چاه (هر كدام كه بيشتر بود) بشود.
انواع الكترودها
اكنون كه تأثير عوامل مختلف بر مقاومت چاه ارت شرح داده شد، به تشريح رايجترين انواع الكترودها ميپردازيم:
1- الكترود ميلهاي
اين نوع الكترود به دو دسته تقسيم ميشود:
الف) الكترود ميلهاي نوع اول
اين الكترود معمولاً يك ميلهي فولادي نوكتيز است كه بدنهي آن گالوانيزه شده و يا آن را با لايهاي از مس پوشاندهاند تا دوام آن در زير خاك افزايش يافته و از پوسيده شدن سريع آن جلوگيري شود. براي نصب اين الكترود نيازي به حفر چاه نيست و آن را در زمين دست نخورده به طور عمودي ميكوبند. ساختار آن نيز براي كوبيدن طرح شده است. مغز فولادي آن سخت و محكم بوده و با وارد شدن ضربه، در خاك فرو ميرود. انتهاي سخت ميله نيز قادر به تحمل ضربههاي چكش است. گاهي نيز يك قطعهي فولادي بسيار سخت را به انتهاي ميله متصل ميكنند تا از تغيير فرم آن در اثر ضربههاي چكش جلوگيري شود. نوك ميله را نيز براي فرورفتن بهتر، تيز كردهاند و يا يك قطعه فولادي نوك تيز و سخت به سر آن متصل نمودهاند.
طول اين ميلهها حدود 1/5 تا 3 متر است. ميلههاي بلندتر ممكن است به هنگام كوبيده شدن در زمينهاي سخت، كج شوند. گاهي اين ميلهها را طوري ميسازند كه بتوان پس از كوبيدن يك ميله، به كمك يك قطعهي واسطه، ميلهي دوم را به ته آن متصل كرد و كوبيدن را ادامه داد. سپس ميلهي سوم را به همان روش به ته ميلهي دوم متصل و اين عمل را تكرار ميكنند. به اين ترتيب، با اتصال ميلههاي متعدد ميتوان الكترود بلندتري به دست آورد و آن را بدون كج شدن تا عمق بيشتري در زمين فرو كرد. منتها اين اشكال وجود دارد كه همين قطعات واسطه كه ساختار آنها شبيه پيچ و مهره است، اغلب تحمل ضربههاي لازم براي فروكردن ميله در زمينهاي بسيار سخت را ندارند و در اثر ضربه ممكن است لق شده و اتصال ميان ميلهها دچار اشكال شود. از اين رو الكترود ميلهاي نوع اول بيشتر مناسب كوبيدن در خاكهاي نرم يا در زمينهاييست كه رطوبت در نزديكي سطح آن قرار دارد. كوبيدن اين الكترود در زمينهاي سخت، حتي در همان عمق كم نيز خالي از دردسر نيست.
مهمترين حسن اين نوع الكترود، آساني اجرا و ارزان بودن آن است. زيرا هزينهي حفر چاه و خريد الكتروليت را ندارد و قيمت آن هم ارزان است؛ اما اساساً مقاومت بيشتري نسبت به الكترود صفحهاي دارد. از همين رو، براي حصول مقاومت كم بايد چند عدد از آنها را نصب و به همديگر متصل كرد، كه با توجه به لزوم رعايت فاصلهي مجاز ميان الكترودها، به زميني بزرگ نياز است. بنابراين، به دست آوردن مقاومت كم در يك زمين كوچك به كمك اين نوع الكترود، مشكل است. ضمن آن كه افزايش بيش از حد تعداد الكترودها ميتواند هزينهي تهيهي سيم و ترانشهكني مورد نياز براي ارتباط دادن آنها و نيز هزينهي اتصال سيمهاي ارتباطي به الكترودها را افزايش داده و مزيت اقتصادي استفاده از اين نوع الكترود را از بين ببرد.
اين ميلهها در طولهاي از 1/5 تا 3 متر و قطرهاي 16، 19 و 25 ميليمتر ساخته ميشوند. قطر ميله تأثير چنداني در مقاومت ارت حاصل از آن ندارد و با افزايش قطر، صرفاً استحكام مكانيكي ميله افزايش مييابد و ميتوان آن را براي زمينهاي سختتر به كار بُرد.
اين ميلهها بايد مشخصههاي زير را دارا باشند:
1- ضخامت لايهي گالوانيزه نبايد كمتر از 70 ميكرون باشد. چون ايجاد لايهاي با قطر 70 ميكرون با روش گالوانيزاسيون سرد (الكترولس) امكانپذير نيست، حتماً بايد از روش گالوانيزاسيون گرم استفاده شود.
2- ضخامت ميلهي فولادي نبايد كمتر از 16 ميليمتر باشد.
3- سطح مقطع روكش مسي نبايد كمتر از 20 درصد سطح مقطع مغز فولادي باشد.
4- حداقل خلوص مس مورد استفاده برابر 99/9 درصد باشد (مس كاتد).
5- لايهي مسي بايد به روش جوش مولكولي (آبكاري الكتريكي) روي بدنهي ميله قرار گيرد. در بازار اغلب ميلههاي ارزان قيمتي به فروش ميرسد كه با فروكردن يك ميلهي فولادي درون يك لولهي مسي هم اندازه با آن ساخته شدهاند. اين الكترودها داراي عيوب زير ميباشند و به كارگيري آنها توصيه نميشود.
عيب يكم: در اثر وجود فواصل ذرهبيني ميان روكش مسي و مغز فولادي، رطوبت و املاح خاك به اين فواصل نفوذ كرده و پيل الكتريكي تشكيل ميدهند كه موجب خوردگي سريع ميله ميگردد.
عيب دوم: به علت يكپارچه نبودن روكش مسي و مغز فولادي آن، در موقع كوبيدن ميله ممكن است روكش مسي جدا شده و همراه ميله در خاك فرو نرود.
عيب سوم: هنگام ساخت اين الكترودها، ميلهي فولادي تا دماي زيادي داغ ميشود و اين موضوع ميتواند بر روي خواص متالورژيك ميله تأثير گذاشته و از استحكام آن بكاهد و در نتيجه گاه شاهد كج شدن الكترود در هنگام كوبيدن آن خواهيم بود.
شايان ذكر است كه رعايت نشدن نكات فوق موجب پوسيدگي سريع و زودتر از موعد الكترود خواهد شد.
ب) الكترود ميلهاي نوع دوم
نوع دوم الكترود ميلهاي براي نصب در چاههاي كنده شده با دستگاه حفاري به كار ميرود. اين نوع الكترود را در چاه قرار داده و اطرافش را با الكتروليتي مناسب (مثلاً دوغاب بنتونيت) پُر ميكنند كه در اين حالت نيازي به ميلهاي محكم با مشخصات نوع اول نيست و به جاي آن ميتوان از سيم يا تسمهي مسي يا گالوانيزه و يا حتي از لولهي گالوانيزه آب نيز استفاده كرد. (استفاده از اين نوع الكترود در چاههاي كنده شده با دست، به علت زياد بودن عرض چاه و نياز به مقدار زياد الكتروليت توصيه نميشود.) مهمترين حُسن اين روش آن است كه بر خلاف روش نخست ميتوان با عميقتر كردن چاه، الكترود را تا عمق دلخواه در زمين وارد كرد و مقاومت آن هم به دليل عمق بيشتر و استفاده از الكتروليت، كمتر از روش نخست ميباشد. در عوض، هزينههاي حفر چاه و خريد الكتروليت به ساير هزينهها افزوده ميشود.
مشخصات مهمي كه اين الكترودها بايد داشته باشند، عبارتاند از:
1- حداقل ضخامت تسمهي مسي 2 ميليمتر و حداقل سطح مقطع آن 50 ميليمتر مربع باشد.
2- حداقل سطح مقطع سيم مسي چند مفتولي 35 ميليمتر مربع و حداقل قطر هر مفتول آن 1/8 ميليمتر باشد.
3- حداقل خلوص مس مورد استفاده برابر 99/9 درصد باشد. (مس كاتد)
4- حداقل ضخامت تسمهي فولادي (گالوانيزه) 3 ميليمتر و حداقل سطح مقطع آن 100 ميلي متر مربع باشد.
5- ضخامت لايهي گالوانيزه نبايد كمتر از 70 ميليمتر باشد. استفاده از گالوانيزاسيون گرم براي اين نوع الكترود نيز اجباريست.
6- قطر لولهي گالوانيزه نبايد كمتر از in1 (يك اينچ) باشد. دوباره تأكيد ميشود كه رعايت نشدن نكات فوق، موجب پوسيدگي سريع و زودتر از موعد الكترود خواهد شد.
2- الكترود صفحهي مسي
اين الكترود يك صفحهي مسي مربع شكل است كه در موقع نصب، آن را به طور افقي يا عمودي در چاه قرار داده و در ميان الكتروليت مناسبي دفن ميكنند. در بين الكترودهاي مختلف، گرانترين نوع محسوب ميشود. زيرا وزن مس مورد نياز براي ساخت آن بيش از ساير الكترودهاست و همچنين نياز به حفر چاه و مقدار بيشتري الكتروليت دارد. در عوض مقاومت كمتري ايجاد ميكند و از اين راه تعداد چاه مورد نياز براي رسيدن به يك مقاومت معين را كاهش ميدهد؛ كه اين خود، موجب صرفهجويي در هزينههاي حفر چاه و تأمين سيمهاي ارتباطي ميان چاهها و اتصال آنها به الكترودها و ترانشهكنيهاي مورد نياز ميشود، از اين رو، بسته به مشخصات زمين، در بعضي موارد اقتصاديتر از الكترودهاي ميلهاي خواهد بود. از سوي ديگر، در زمينهاي كوچك كه امكان حفر چاههاي متعدد وجود ندارد و با توجه به اين كه مقاومت سامانهي احداث شده نبايد از حد معيني بيشتر باشد، ممكن است تنها راه احداث سامانهي اتصال زمين، استفاده از اين نوع الكترود باشد.
مشخصاتي كه لازم است اين الكترود داشته باشد، به شرح زير است:
1- طول و عرض آن، حداقل cm50×50 باشد.
2- قطر آن از 2 ميليمتر كمتر نباشد.
3- خلوص مس مورد استفاده حداقل برابر 99/9 درصد باشد. (مس كاتد)
توجه شود كه رعايت نشدن نكتهي رديف 1 موجب افزايش مقاومت چاه شده و بيتوجهي به رديفهاي 2 و 3 موجب پوسيدگي سريع و زودتر از موعد الكترود خواهد شد. متأسفانه در حال حاضر، صفحات مسي آلياژي كه مناسب استفاده در زير خاك نميباشند، به طور وسيعي مورد استفاده قرار ميگيرند. همچنين صفحات فولادي پوشيده شده با مس را فقط به شرطي ميتوان به جاي صفحهي مسي به كار بُرد كه ضخامت لايهي مس روي آن از حداقلهاي لازم، كمتر نباشد.
هادي يا سيم ارت
پس از شرح انواع الكترود، اينك به بيان جزئيات مهم در انتخاب و استفاده از هادي ارت ميپردازيم. نخست هاديهاي ارت را از نظر محل استفاده به دو دسته تقسيم ميكنيم.
دستهي اول: هاديهايي كه در زير زمين و در تماس با خاك قرار ميگيرند.
دستهي دوم: هاديهايي كه روي زمين قرار گرفته و با خاك تماس ندارند.
اين طريقهي دستهبندي از آن روست كه انتخاب جنس هادي ارت و همچنين منظور كردن روكش و عايق براي آن، به محل استفاده بستگي دارد. چون در اين نوشته توجه خود را بر آن قسمت از شبكهي ارت كه در زير خاك قرار گرفته، معطوف نمودهايم، صرفاً به بررسي مسائل دستهي اول ميپردازيم: نخست اين كه هادي ارت در زير خاك نياز به روكش نداشته و لخت بودن آن موجب تماس بيشتر با خاك و كاهش مقاومت كلي شبكهي ارت ميشود؛ و ديگر اين كه در زير خاك به علت دخالت عوامل خورنده از قبيل رطوبت و املاح خاك، عمر هادي ارت كوتاه شده و زودتر از بين خواهد رفت. مسألهي خوردگي به ويژه در هنگام تشكيل پيلهاي گالوانيك بسيار جدي و خطرناك ميشود. در اين وضعيت، در اندك زماني هادي ارت نابود خواهد شد. (بررسي دقيق چگونگي تشكيل پيل و عوامل مؤثر در سرعت تخريبهاي ناشي از آن نياز به مبحثي جداگانه داشته و در اين مقاله نميگنجد.)
هادي ارت ميتواند به صورت سيم يا تسمه بوده و از جنس مس يا فولاد گالوانيزه ساخته شود. مشخصات ذكر شده در رديفهاي 1 تا 5 الكترود ميلهاي نوع دوم در مورد اين هاديها نيز صدق ميكند. بديهيست هادي و الكترود ارت ميبايد هم جنس باشند تا از تشكيل پيل و گالوانيك و خوردگيهاي ناشي از آن جلوگيري شود. شايان ذكر است كه متأسفانه در حال حاضر سيمهاي مس آلياژي كه در اصل براي استفاده در خطوط هوايي برق ساخته شدهاند، به جاي سيم مسي خالص در چاههاي ارت به كار بُرده ميشوند كه اين عمل اشتباه، دوام هادي ارت را تحت تأثير قرار داده و از عمر آن ميكاهد.
روشهاي اجرا با انواع الكترودها
پيش از اين گفته شد كه مقاومت ويژهي خاكهاي اطراف و نزديك الكترود نقش مهمي در تعيين مقاومت چاه بازي ميكند از طرف ديگر ديديم كه خاكهاي دستي و نامتراكم ميتواند موجب افزايش شديد مقاومت چاه شود. پس به اين نتيجه ميرسيم كه بايد زير، بالا و دور تا دور الكترود را با مادهاي مانند بنتونيت كه هر دو خاصيت مقاومت ذاتي كم و فشردگي را داراست، پُر كنيم؛ به نحوي كه اين ماده تمام فضاي موجود ميان الكترود با ديواره و كف چاه را پُر كند و در مورد الكترود صفحهاي، روي الكترود را نيز بپوشاند. متأسفانه ديده ميشود كه برخي مجريان به اين نكات مهم بيتوجهي نموده و وجود يك لايهي بنتونيت در اطراف الكترود را كافي ميدانند و پس از آن كه اين لايه را با روشهاي مختلفي دور الكترود ايجاد نمودند، فاصلهي باقي مانده تا ديوارهي چاه را با خاك معمولي يا خاك كشاورزي يا از اين قبيل، پُر ميكنند و به اين ترتيب با ايجاد يك لايهي واسطهي نه چندان مرغوب بين لايهي بنتونيت و ديوارهي چاه بخش قابل توجهي از نتيجه را از دست ميدهند. شايسته است هنگام اجراي چاه، سطح الكترود ارت را از نظر عاري بودن از آلودگيهايي از قبيل لكههاي رنگ يا چربي و يا لايههاي اكسيدشده، سولفاته شده و غيره بررسي نماييم. اين مواد سطح الكترود را عايق كرده و از تماس مؤثر آن با خاك جلوگيري مينمايند و ميتوانند تأثير نامطلوبي بر ميزان مقاومت چاه ارت بگذارند. لازم به ذكر است كه به ازاي هر ليتر از فضايي كه بايد پُر شود، به حدود يك كيلوگرم بنتونيت نيازمنديم و مقدار آب لازم نيز تقريباً 3 ليتر در ازاي هر كيلوگرم بنتونيت است.
در اين جا به شرح جزئيات اجراي صحيح چاه با استفاده از انواع الكترودها پرداخته ميشود:
الف) كوبيدن الكترود ميلهاي نوع اول در سطح خاك
معمولاً خاك سطح زمين در فصول گرم سال، خشك و در زمستان يخ زده است. از اين رو، تأثير مثبتي در كاهش مقاومت چاه ندارد. همچنين، به منظور حفظ خود الكترود و نقطهي اتصال سيم به آن بايد انتهاي ميله در عمق مناسبي پايينتر از سطح خاك قرار گيرد. بنابراين، پيش از كوبيدن الكترود ميبايد گودالي كه عمق آن بستگي به شرايط اقليمي محل دارد (معمولاً حدود يك متر) ايجاد كرد و سپس الكترود را در كف گودال مزبور كوبيد. با اين كار، عمق نفوذ الكترود هم بيشتر ميشود. در صورت نياز، در همين گودال ميتوان چاهك بازرسي را نيز احداث نمود. همچنين، در زمينهاي سخت ميتوان پس از كندن گودال، آن را پُر از آب كرد و روز بعد اقدام به كوبيدن الكترود كرد. اين كار موجب نفوذ رطوبت به درون خاك و نرمتر شدن آن و در نتيجه كوبيدن راحتتر الكترود ميشود.
ب) كوبيدن الكترود ميلهاي نوع اول در كف چاه
در اين روش، چاهي با عمق مناسب حفر نموده و الكترود را در كف آن ميكوبيم. به طوري که بخشي از طول الکترود بالاتر از کف چاه بماند. اكنون سيم را با استفاده از جوش كدولد به الكترود متصل نموده و سپس مطابق شكل مقداري آب در چاه ريخته و بنتونيت را به تدريج اضافه ميكنيم. دانههاي بنتونيت بايد درون آب غرق شوند. ريختن آب و افزودن بنتونيت آن قدر ادامه مييابد كه الكترود كاملاً با دوغاب بنتونيت پوشيده شود. مابقي چاه با خاك سرندشده پُر ميشود. در اين روش با عميقتر كردن چاه ميتوان الكترود را تا عمق دلخواه در زمين فرو كرد.
ج) اجراي الكترود ميلهاي نوع دوم در چاه
همان گونه كه گفته شد، اين نوع الكترود را نميتوان كوبيد، بلكه آن را در يك چاه كنده شده با دستگاه حفاري قرار ميدهند و اطراف آن را با الكتروليتي مناسب مانند بنتونيت پُر ميكنند. اين چاهها داراي قطر بسيار كمي مثلاً حدود 10 تا 15 سانتيمتر هستند و براي پر كردن آنها بايد از بنتونيت ريزدانه استفاده شود. زيرا دانههاي درشت به ويژه به علت قطر كم چاه، مشكلاتي ايجاد ميكنند. الكترود را در چاه طوري آويزان ميكنيم كه نوك آن چند سانتيمتر بالاتر از كف قرار گيرد. اكنون مقداري آب در چاه ريخته و بنتونيت ريزدانه را به تدريج ميافزاييم. ريختن 
آب و بنتونيت به طور هم زمان يا به تناوب، آن قدر ادامه مييابد تا ارتفاع آن به حد كافي برسد.
در حقيقت بايد از كف تا جايي كه خاك آن نمناك است و يا بهتر از آن، تا نزديكي سطح زمين با بنتونيت پُر شود.
در صورتي كه بنتونيت موجود، پودري و نرم باشد، نبايد آن را روي سطح آب داخل چاه ريخت و لازم است يك بشكه يا سطل مناسب تهيه كرد و آب و پودر موجود را در آن مخلوط نمود تا به صورت دوغابي يكنواخت در آيد. سپس الكترود را مانند قبل آويزان نموده و چاه را تا ارتفاع لازم با دوغاب آماده شده پُر ميكنيم.
توجه شود كه مقدار آب موجود در دوغاب بايد طوري تنظيم شود كه دوغاب ساخته شده به اندازهي كافي نرم و روان باشد و زوايا و گوشههاي چاه را به خوبي پُر كند؛ ولي شُل بودن زياده از حدِ آن نيز باعث ميشود كه حجم دوغاب افزايش يابد، و چون رطوبت بيش از حد چنين دوغابي ماندگار نيست، پس از زماني كوتاه و با از دست رفتن رطوبت اضافه، شاهد كاهش يافتن حجم الكتروليت و در نتيجه ترك خوردن تودهي بنتونيت و سرانجام افزايش مقاومت چاه خواهيم بود. اين موضوع كليست و بايد در تمامي روشهاي مختلف اجراي چاه ارت مورد توجه قرار گيرد.
د) اجراي الكترود صفحهاي به طور عمودي
براي اين كار، نخست 150 ليتر آب در كف چاه ريخته و بعد حدود 50 كيلوگرم بنتونيت، به تدريج روي سطح آب ميريزيم. اين كار طوري انجام ميگيرد كه در پايان، آب تنها و يا بنتونيت خشك و بي آب روي سطح باقي نماند. سپس حدود 10 دقيقه صبر ميكنيم تا بنتونيت خود را بگيرد. در اين فرصت ميتوانيم صفحهي مسي را به سيم ارت متصل كنيم. اكنون صفحهي مسي را به كمك سيم متصل به آن به درون چاه ميفرستيم تا در وسط چاه به طور عمودي روي لايهي بنتونيت بايستد. مهم است كه لايهي بنتونيت در فرصت داده شده آن قدر سفت شده باشد كه صفحهي مسي در آن فرو نرود. به هر حال، اگر به علت شُل بودن مخلوط ريخته شده و علي رغم صبر كافي، هنوز هم صفحه در لايه اجرا شده فرو ميرود، ميبايد مقدار كمي صبر كرد تا بنتونيت خشك جديد با جذب مقداري از رطوبت، سطح كار را سفت كند. پس از قرار گرفتن صفحه، آب و بنتونيت به طور همزمان يا به تناوب درون چاه ريخته ميشوند، به طوري كه دانههاي بنتونيت درون آب غرق شوند. اين كار آن قدر ادامه مييابد تا سطح بنتونيت حداقل به 5 سانتيمتري بالاي صفحه برسد. در اين مرحله بايد حداقل يك ساعت و بهتر از آن چند ساعت صبر كنيم تا دوغاب بنتونيت كاملاً خود را بگيرد. سپس ميتوانيم بقيهي چاه را با خاك سرندشده و نرم پُر كنيم. مهم است كه پيش از آغاز ريختن خاك، سطح لايهي بنتونيت آن قدر سفت شده باشد كه خاك ريخته شده از بالاي چاه درون بنتونيت فرو نرود. براي اين كار توصيه ميشود پس از آن كه آب موجود در چاه كاملاً جذب شد، مقداري بنتونيت خشك در حد يك لايهي نازك (حدود 2 تا 3 سانتيمتر) روي لايهي قبلي بريزيم تا پس از گذشت زمان كافي، سطح كار كاملاً قوام يابد. همچنين توصيه ميشود همراه خاك پُركننده، مقداري آب نيز به منظور نشست دادن و متراكم كردن آن اضافه شود.
در صورتي كه بنتونيت موجود پودري و نرم باشد، به همان شكلي كه قبلاً توضيح داده شد، در بيرون چاه آن را به صورت دوغاب يكنواختي در آورده و تا ارتفاع لازم در چاه ميريزيم.
معمولاً براي چاهي به قطر حدود 80 سانتيمتر و صفحهاي به ارتفاع 50 سانتيمتر، حدود 300 تا 350 كيلوگرم بنتونيت و 3 برابر آن آب لازم است.
ه) اجراي الكترود صفحهاي به طور افقي
براي اين كار، نخست 450 ليتر آب در كف چاه ريخته و سپس حدود 150 كيلوگرم بنتونيت، به تدريج روي سطح آب ميريزيم. اين كار طوري انجام ميگيرد كه در پايان، آب تنها و يا بنتونيت خشك و بي آب روي سطح باقي نماند. سعي شود سطح تودهي بنتونيت مسطح باشد. در غير اين صورت، بايد كسي داخل چاه شده و آن را تسطيح كند. سپس حدود 10 دقيقه صبر ميكنيم تا بنتونيت خود را بگيرد. در اين فرصت ميتوانيم صفحهي مسي را به سيم ارت متصل كنيم. مهم است كه لايهي بنتونيت در فرصت داده شده آن قدر سفت شده باشد كه صفحهي مسي در آن فرو نرود. اكنون حدود 10 ليتر آب و مقدار كمي بنتونيت (حدود 2 كيلوگرم) را در ظرفي مخلوط كرده و به صورت دوغابي يكنواخت و روان در ميآوريم و درون چاه ميريزيم و بعد صفحهي مسي را به كمك سيم ارت به درون چاه فرستاده و به طور افقي روي سطح دوغاب بنتونيت مينشانيم. ريختن دوغاب شُل و روان به اين دليل است كه الكتروليت به طور كامل با تمام سطح زيرين صفحه تماس پيدا كند و فضاي خالي باقي نماند. اشكالي ندارد كه صفحه در اين دوغاب سطحي فرو رود. مجدداً 450 ليتر آب درون چاه ريخته و به تدريج حدود 150 كيلوگرم بنتونيت اضافه ميشود (به طور كلي ريختن آب و بنتونيت به طور همزمان، يا به تناوب تفاوت ندارد). در اين مرحله ميبايد حداقل يك ساعت و بهتر از آن چند ساعت صبر كنيم تا بنتونيت كاملاً خود را بگيرد. در صورتي كه بنتونيت موجود پودري و نرم باشد، به همان شكلي كه قبلاً توضيح داده شد، بيرون چاه آن را به صورت دوغابي يكنواخت در آورده و تا ارتفاع لازم در چاه ميريزيم.
در پايان كار بقيهي چاه را به همان نحو و با در نظر گرفتن همان ملاحظاتي كه در مورد الكترود عمودي توضيح داده شد، پُر ميكنيم. بنتونيت لازم به قطر چاه بستگي دارد و مانند اجراي صفحهي عمودي براي چاهي به قطر 80 سانتيمتر و صفحهاي به ارتفاع 50 سانتيمتر، حدود 300 تا 350 كيلوگرم بنتونيت و 3 برابر آن آب لازم است.
===============================================
بسته آموزشي ارتينگ شامل:
1-فايل دوره آموزشي طراحي ارتينگ (دوره 24 ساعته)
2-فايل دوره آموزشي طراحي ارتينگ پيشرفته (دوره 24 ساعته)
3نرم افزار Cyme Grid براي طراحي ارتينگ + فيلم اموزشي
4 نرم افزار طراحي rod ارتينگ
5- استانداردهاي مرتبط با ارتينگ
6- نرم افزار ETAP 6 + فيلم اموزشي
دريافت
فیلم آموزشی فارسی طراحی و محاسبه ارتینگ (کلیک)
بسته آموزشي ارتينگ شامل: