استفاده از بنتونيت در احداث اتصال زمين

در هدايت الكتريكي و انتقال جريان به درون زمين دو عامل اساسي نقش دارند :
1- اندازه و شكل الكترودهايي كه در منطقه استفاده مي شود ( اعم از ميله اي يا صفحه اي )
2- مقاومت خاك منطقه كه خود بستگي به عوامل زير دارد :
- نوع خاك
- تركيب شيميايي نمك هاي حل شده در آب هاي درون خاك
- درصد رطوبت خاك
- دماي خاك به طوري كه خاك هاي يخ زده داراي مقاومت بالايي هستند
- اندازه دانه ها و توزيع دانه در خاك
- تراكم خاك و فشار وارد بر آن
لازم به ذكر است كه به جز موارد فوق پارامترهاي ديگري نيز در مسئله قابليت هدايت الكتريكي زمين نقش دارند مانند عمق نصب الكترودها ، خواص شيميايي خاك مانند PH ، تغييرات عمق لايه بندي و توزيع دانه ها.
با توجه به نتايج تحقيقات و تجربيات در سيستم هاي توزيع برق در خصوص روش هاي بهينه سازي اتصال زمين ، افزودن نمك به خاك ها از ساده ترين و رايج ترين روش ها بوده و اگر چه در كوتاه مدت مشكل مقاومت زمين را رفع مي كند ولي به دليل خاصيت خورندگي بسيار بالاي نمك ، پس از مدت كوتاهي الكترودها و اتصالات مربوطه به طور كامل از بين رفته و بايستي با صرف هزينه هاي اضافي مكرر اقدام به تعويض الكترودها نمود. از طرفي بر اثر بارندگي هاي ساليانه پس از مدتي اين نمك ها نيز شسته شده و به لايه هاي زيرين منتقل گشته و مقاومت زمين مجدداً افزايش مي يابد. در نتيجه حداكثر كارايي با مخلوطهاي نمكي بين 5 تا 7 سال است.
با توجه به مقاومت بالا، زمينهايي كه خاك و بستر آن سنگي ، سنگلاخي و سخت بوده ، از لحاظ هدايت الكتريكي از نظر موارد اشاره شده در مقاومت خاك ، داراي مشكلات بسياري جهت احداث اتصال زمين مي باشند ، باعث شده تا استفاده از مواد كاهش دهنده مقاومت زمين ، متداول شده و اين مواد داراي تنوع زيادي باشند. از جملة اين مواد : Ground Enhanced Material (GEM ) ، ماركونيت ، بنتونيت سديم ، پليمرهاي جاذب رطوبت و Ultra Fill را مي توان نام برد.به لحاظ فراواني و قيمت مناسب خاك طبيعي بنتونيت سديم (Sodium Bentonite ) ، استفاده از اين ماده جهت ايجاد اتصال زمين به عنوان يك روش مؤثر و نوين متداول تر شده است. بنتونيت سديم داراي اندازه ذرات بسيار ريز ( كمتر از 0.02 ميكرون ) كه داراي سطح تماس بسيار بالا ( 800 متر مربع به گرم ) هستند بوده و قابليت جذب آب تا 5 برابر وزن اوليه خود افزايش حجم تا 13 برابر حجم خشك اوليه را دارد. همچنين اين ماده وقتي به 6 برابر حجم اولية خود مي رسد بصورت لزج و غليظ در آمده و نه تنها شكل خود را نگه مي دارد بلكه در صورت تماس با هر سطحي به آن مي چسبد و در نتيجه مي تواند هم مشكل تراكم خاك و هم چسبندگي و اتصال لازم را حل كند.
خاك بنتونيت زماني كه هيدراته مي شود بصورت شيميايي مي تواند آب را داخل خود نگه داشته و به عنوان يك عامل خشك كننده ، آب و رطوبت اطراف را با خاصيت مكشي خود جذب كند. در اثر تماس بنتونيت با نور خورشيد سطح بيروني آن خشك شده و از خروج رطوبت از قسمت هاي داخلي آن جلوگيري مي كند. اين ماده رسي نياز به مواد افزودني ندارد ( صرفاً بنتونيت نوع سديم اينگونه است ) و فاقد خاصيت خورندگي بوده و خواص آن براي ساليان متمادي ثابت مي ماند.
مقاومت بنتونيت سديم در 300% رطوبت ( وزن آب به وزن بنتونيت ) حدود 2 اهم بوده كه به دليل تشكيل الكتروليت ناشي از افزودن آب است. آبي كه به صورت شيميايي در بنتونيت نگهداري مي شود اجازه مي دهد تا سود وپتاس آهك (Ca O ) ، اكسيد منيزيم (Mg O ) و ديگر نمك هاي معدني موجود در آن يونيزه شده و با PH حدود 5/8 تا 5/10 تشكيل يك الكتروليت قوي را بدهد.
بنتونيت با توجه به خواص فوق به عنوان يك الكتروليت بهينه انتخاب مي شود گرچه مواد ديگري چون GEM ، ماركونيت و ... قابليتهايي دارند ليكن به علت رعايت مسائل ايمني هنگام مصرف در كار و قيمت بالا در قياس با بنتونيت در جايگاه پايين تري قرار دارند.

با تشكر از آقاي شاهرخ شجاعيان از شركت توزيع نيروي برق شهرستان اصفهان