Penerapan bentonit sebagai bahan perbaikan grounding listrik (GIM) telah

diselidiki. Bentonit adalah jenis tanah liat yang memiliki kecenderungan tinggi untuk menyerap dan menahan air, dan

membengkak. Properti ini membuat diinginkan untuk aplikasi dalam perbaikan sistem grounding karena mereka

dapat mengakibatkan menurunkan serta meminimalkan fluktuasi resistansi tanah dalam jangka panjang

waktu. Namun, sifat-sifat ini tergantung pada jenis bentonit. Secara komersial, ada dua jenis

tersedia bentonit; yaitu natrium bentonit dan kalsium bentonit. Beberapa percobaan yang

dilakukan untuk menentukan komposisi kimia, tingkat penyerapan air, pembengkakan kemampuan; kepadatan

dan resistivitas kalsium bentonit karena informasi tersebut tidak tersedia dalam literatur

Sebuah sistem grounding listrik untuk berbagai tujuan dengan satu primer yang pemakaian

jumlah besar biaya petir dengan bumi ibu dalam waktu sesingkat mungkin. sebuah

diskusi yang luas tentang isu-isu praktek landasan dibuat di Lim et al. [1]. Efisiensi dari suatu

sistem grounding listrik dalam menjalankan fungsi tersebut sangat tergantung pada frekuensi rendah

landasan perlawanan. The landasan perlawanan pada gilirannya tergantung pada resistivitas tanah serta

geometri elektroda pembumian

Untuk memaksimalkan manfaat dari penimbunan , yang GIM digunakan harus memiliki berikut

karakteristik [ 2 ] :

1 . Compactable dan tanah - pemadatan

2 . Tentu lembam

3 . Memiliki resistivitas rendah dan stabil

4 . Mampu mempertahankan resistensi grounding rendah dengan fluktuasi minimal untuk jangka waktu yang panjang

waktu

5 . Tidak larut dengan waktu

6 . Secara ekonomi layak

Dalam beberapa studi Rendah Tahanan Material ( LRM ) jangka telah digunakan [ 6 ] - [ 8 ], bukan

GIM yang akan digunakan di seluruh laporan ini . Para penulis lebih suka istilah GIM karena selain

memiliki resistivitas rendah , bahan pengurukan juga harus memiliki semua karakteristik di atas . Oleh karena itu ,

istilah GIM menggambarkan bahan backfill tertentu yang digunakan untuk tujuan grounding listrik lebih

akurat .

GIM harus baik compactable dan mampu tanah kompak sehingga dapat memaksimalkan permukaan kontak

daerah antara elektroda grounding dan tanah sekitarnya , sehingga menurunkan resistensi grounding .

Bahan ini juga harus secara alami inert untuk mencegah korosi elektroda ground . Ini harus memiliki

resistivitas rendah dan stabil sehingga keseluruhan resistivitas tanah efektif ( termasuk bentonit itu sendiri ) tidak

tidak meningkatkan baik sebagai resistivitas tanah dan geometri sistem grounding sangat berpengaruh pada

landasan perlawanan . Hal ini juga harus mampu mempertahankan resistensi grounding rendah dengan sedikit variasi seperti

mungkin selama periode waktu yang jauh . Fluktuasi besar resistensi grounding sangat merugikan

khususnya terhadap menara transmisi tegangan tinggi karena akan menyebabkan back- flashovers yang pada gilirannya akan

menimbulkan kerusakan mahal untuk sisi utilitas jika koordinasi isolasi yang tidak benar dipraktekkan . The GIM

juga harus mampu untuk mematuhi secara permanen ke permukaan elektroda ground terlepas dari

kondisi lingkungan sekitarnya . Jika tidak , biaya tambahan akan dikenakan untuk mengisi hilang

kuantitas GIM . Last but not least, bahan yang akan digunakan harus memiliki implementasi yang wajar

biaya .

Sampai saat ini , banyak material telah diteliti dalam hal penerapannya sebagai GIM [ 9 -15 ] .

Namun , yang paling unggul adalah masih salah satu yang paling awal digunakan GIM yang bentonit . Ada beberapa

literatur yang didedikasikan untuk menyelidiki efektivitas bentonit sebagai GIM [ 2 , 6 , 16-18 ] . Ada juga

penelitian yang dilakukan mengenai efektivitas campuran bentonit dengan beberapa bahan kimia seperti Na2SO4 ,

Na2CO3 , MgSO4 dan MgCO3 sebagai GIM [ 19 ] . Namun, tidak ada penjelasan mendalam tentang mengapa

bentonit tampaknya GIM baik . Demikian juga , juga tidak ada merinci pengaruh jenis

bentonit digunakan pada efektivitasnya sebagai GIM . Selain itu, kekurangan bentonit sebagai GIM adalah

juga hanya dijelaskan secara singkat dalam literatur [ 2 ] . Oleh karena itu , penelitian ini dilakukan untuk menemukan mengapa

sifat tertentu bentonit membuatnya sangat berlaku sebagai GIM , dan juga beberapa isu kritis menggunakan

bentonit sebagai GIM

2. BAGIAN EKSPERIMENTAL

2.1. Pengukuran resistansi tanah jangka panjang dan resistivitas tanah

Bagian ini merinci prosedur percobaan yang menghasilkan hasil yang menarik di sini sebagai

dilaporkan dalam [20]. Kandang baja terbungkus dalam beton dicampur dengan berbagai proporsi bentonit yang

dipasang di 8 pit di sebuah situs. Lubang pertama kandang baja terbungkus dalam beton murni dengan ransum standar

1 (semen): 2 (pasir): 4 (kerikil). Untuk pit kedua, 10% dari semen diganti dengan bentonit. itu

urutan berlanjut dengan 20% pengganti pit 3, 30% untuk pit 4 hingga 70% untuk pit 8. Gambar 1 mengilustrasikan

setup untuk lubang yang diambil dari [20].

Weekly measurements of the grounding resistance for up to 1 year were taken consistently

using KYORITSU MODEL4105A. The measurement was based on Fall of Potential method. The

potential probe (B) was placed 7m away from the measured grounding steel rod (A) and the current

probe(C) a further 7m away. Both probes and the measured rod must be in a straight line as illustrated

in Fig. 2.

Secara paralel, resistivitas tanah (situs diukur menggunakan bumi tester Meger

DET4TCR2 dan setup didasarkan pada Wenner 4 metode pin seperti ditunjukkan pada Gambar. 3 [4]. Keempat taruhannya

menjauhkan sebuah meter dari satu sama lain dan nilai yang harus setidaknya setara dengan 20 kali dari

kedalaman terkubur saham b. Output diukur pada pemisahan antar-saham tertentu adalah rata-rata

tahanan tanah untuk tanah kedalaman setara dan resistivitas tanah dapat didekati dengan persamaan:

(1)

dimana

a = jarak antara dua saham tanah berturut-turut.

R = resistansi tanah diukur dari instrumen tes

Hasil dari 5 minggu pertama pengukuran diterbitkan dalam Lim et . al [ 20 ] tapi satu

tahun lengkap pengukuran disajikan dan dibahas pada bagian mendatang .

2.2 . Pengukuran sifat fisik bentonit

Penelitian dilakukan pada sampel bubuk kalsium bentonit diimpor dari

Indonesia dan 2 sampel lainnya dari Pakistan dimana 1 dari mereka ditentukan oleh produsen sebagai

natrium bentonit sementara yang lain tidak diketahui . Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan mereka

tingkat penyerapan air dan pembengkakan kapasitas pada suhu kamar dan tekanan . Natrium bentonit

dari Pakistan akan dikenal sebagai B1 , sampel yang tidak diketahui sebagai B2 dan kalsium bentonit dari Indonesia

sebagai B3 . Awalnya , 100 cm3

B1 bubuk dituangkan ke dalam gelas ukur . Massa yang sesuai Its

tertimbang . Kemudian , 200 cm3

air dituangkan ke dalamnya dan campuran diaduk sampai merata

dicampur . Campuran diaduk kemudian dibiarkan selama 1 hari pada suhu kamar dan tekanan dan lagi

tertimbang untuk menentukan kepadatan terhidrasi . Tingkat penguapan dianggap tidak signifikan sebagai

Percobaan hanya butuh 1 hari pada suhu kamar . Langkah-langkah tersebut diulang untuk B2 dan

B3 masing-masing

2.3 . Pengukuran sifat listrik dari bentonit

Properti listrik yang menarik dalam penelitian ini adalah resistivitas bentonit . berikut

prosedur untuk mengukur resistivitas semua 3 sampel diadopsi dari [ 13 ] . Sebuah kotak berbentuk kubus yang terbuat dari

Perspex tanpa tutup atas dengan dimensi 10cmx10cmx10cm pertama kali dibangun . dua berlawanan

sisi kotak yang disisipkan dengan aluminium foil untuk memberikan permukaan yang konduktif untuk pengukuran

tujuan . Kotak kosong kemudian ditimbang menggunakan timbangan digital dengan kapasitas berat maksimum

dari 30kg untuk mendapatkan massanya . Kotak tersebut kemudian diisi sepenuhnya dengan B1 dan ditekan dengan besi 4.7kg

cor bar duduk di atas sebuah balok kayu 9.6cmx9.6cm selama 30 menit . Hal ini untuk memastikan seragam a

diratakan dan dipadatkan bentuk sampel di dalam kotak . Dengan mencapai ini , kepadatan kemasan dari

sampel dalam bentuk bubuk di bawah tekanan yang dikenal dapat disimpulkan . Kepadatan bubuk bervariasi dengan berbeda

tekanan diterapkan .

Kemudian bobot dikeluarkan dan massa kotak diisi dengan B1 ditimbang lagi. itu

Perbedaan berat sesuai dengan berat sampel dan dengan membaginya dengan volume

kotak , kepadatan packing kemudian dapat dihitung . Setelah prosedur penimbangan, resistivitas sampel

dapat diukur dengan menjepit 2 probe dari meteran LCR ke 2 sisi disisipkan dengan aluminium foil

kotak . The LCR meter pertama kali digunakan untuk mengukur resistansi dari resistor yang dikenal untuk memverifikasi

fungsinya sebelum digunakan untuk percobaan ini . Juga, karena perlawanan dari Perspex adalah

diukur menjadi lebih dari 10MΩ , resistansi yang diukur dapat didekati untuk menjadi sama dengan

resistensi dari campuran saja. Nilai resistansi ditampilkan di meteran kemudian digunakan untuk menghitung

resistivitas bentonit kering ( sampel 1 maka sampel 2 ) dengan menggunakan rumus yang diterima secara luas :

l

R

A

( 2 )

Untuk mengukur resistivitas bentonit basah , sampel di dalam kotak tersebut dipindahkan ke tempat lain

kontainer . Kemudian , kotak kubus sepenuhnya diisi dengan air . Selanjutnya , air dituangkan ke dalam wadah

yang penuh dengan B1 kering dan campuran diaduk sampai tidak ada jejak bubuk kiri .

Akhirnya campuran dipindahkan kembali ke kotak Perspex sebagai dan prosedur mengukur massa

dan resistensi seperti yang dijelaskan sebelumnya diulang . Last but not least, seluruh prosedur yang

direplikasi dengan sampel B2 dan B3 kemudian .

2.4 . Analisis komposisi kimia bentonit

Energi dispersif spektroskopi sinar-X dilakukan untuk mengkarakterisasi dan mengukur

unsur kimia yang ada dalam setiap sampel . Mesin yang digunakan adalah EDX Thermo Scientific yang

berjalan dengan Noran System 6 X - ray Mikroanalisis Sistem sebagai perangkat lunak . scanning Electron

Microscope ( SEM ) dengan nomor model Hitachi S - 3400N digunakan untuk menghasilkan gambar topologi

sampel . Mesin ini memiliki resolusi maksimum 30000 kali dan dapat memindai gambar hingga 50nm

ukuran .

3. HASIL & PEMBAHASAN

3.1. Resistensi bumi steady state dan resistivitas tanah

Seperti disebutkan sebelumnya, kerja lapangan ini sudah dilaporkan dalam [20]. Namun, hanya yang pertama 5

bulan senilai pengukuran yang tersedia di [20]. Gambar. 4 menggambarkan variasi resistensi grounding

dari campuran beton kandang logam membungkus bentonite selama 1 tahun. Resistivitas tanah dari

situs eksperimental adalah sekitar 100Ωm. Table.1 menggambarkan rata-rata dan fluktuasi resistensi

untuk setiap pit selama 1 tahun.

Gambar 4. Grounding resistensi beton terbungkus kandang logam bentonit dicampur selama 12 bulan

Tabel 1. Rerata dan fluktuasi perlawanan untuk setiap pit

3.2 . sifat fisik

Tabel 2 . Menggambarkan sifat fisik kepentingan 3 sampel . Diamati bahwa 1 hari

kemudian, hanya 40g air yang tersisa di bagian atas lapisan bengkak dan dipadatkan dari B1 bentonit pada

bawah gelas . Ini berarti bahwa 100g ( berat 100 cm3

B1 ) dapat menyerap 160g air . juga ,

Volume awal 100g kering B1 adalah 100cm3

. Namun, setelah hidrasi lengkap , volume

kalsium bentonit telah meningkat menjadi 220cm3

. Ini berarti bahwa kapasitas pembengkakan B1 adalah

sekitar 220 % . Dalam hal kerapatan , kepadatan B1 kering 1000kg/m3

. Ketika bengkak atau

benar-benar terhidrasi , densitasnya meningkat menjadi 1295kg/m3

.

Kemampuan Penyerapan Tabel 2 . Dan pembengkakan kapasitas B1 , B2 dan B3

jenis

bentonit

kepadatan kering

( kg/m3

)

penyerapan

Kemampuan ( % )

pembengkakan

Kapasitas ( % )

terhidrasi

kepadatan

( kg/m3

)

B1 1000 160 220 1295

B2 1000 130 180 1194

B3 800 125 150 1133

3.3 . sifat listrik

Dalam kondisi kering dan basah , resistivitas natrium bentonit ditemukan dalam literatur untuk

menjadi sekitar 18 Ωm dan 3 Ωm masing-masing [ 2,13,19,21 ] . Tabel 3 . Menunjukkan hasil yang diukur dari

tiga variasi bentonit .

Resistivitas dari B1 Tabel 3 . , B2 dan B3

bentonit Packing

Densitas ( kg/m3

)

Resistivitas kering ( Ωm ) resistivitas Wet ( Ωm )

B1 1080 70 0.9

B2 1070 130 0.7

B3 1050 225 16

Di sisi lain , resistivitas B3 yang kalsium bentonit diukur menjadi 16Ωm

ketika dalam kondisi basah penuh.

3.4 . komposisi kimia

Gambar . 5 menunjukkan morfologi B3 yang diperoleh dari Scanning Electron

Microscopy ( SEM ) . Hal ini dapat diamati bahwa mereka telah diaglomerasi karena adanya air dalam

kondisi atmosfer . Ini menunjukkan sifat higroskopis bentonit . Gambar yang sama yang

diamati bagi mereka dari B1 dan B2 yang tidak ditampilkan di sini

Gambar 6 , 7 dan 8 menunjukkan spektrum bentonit yang diperoleh dengan menggunakan X - ray energi dispersif

spektrometer ( EDS ) yang melekat pada SEM . Ada jejak-jejak ion Sodium baik B1 dan B2

yang menunjukkan bahwa baik B1 dikenal dan B2 diketahui adalah jenis sodium bentonite . itu

kehadiran ion kalsium dalam B3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar . 4 menegaskan bahwa sampel adalah kalsium bentonit

dengan komposisi unsur kimia seperti ditunjukkan pada Tabel . 2 . Jumlah ion kalsium tidak ditampilkan

pada Tabel . 4 karena bobotnya yang terlalu rendah dibandingkan dengan berat total unsur-unsur . The K dan L

mewakili kerang energi tingkat masing-masing elemen .

Spektrum B1 Int Gambar 6 . . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11437

Komposisi masing-masing elemen hadir dalam B1 Tabel 4 .

elemen

baris

menimbang

( % )

berat

Kesalahan ( % )

atom

( % )

atom

Kesalahan ( % )

senyawa

%

normalized

Compound ( % )

O K 4.99S --- 9.11 + / - 0.07 ------

Na K 1,15 + / - 0,08 1,46 + / - 0,11 1,15 1,15

Mg K 0,9 + / - 0,08 1,08 + / - 0,09 0,9 0,9

Al K 27,36 + / - 0,26 29.62 + / - 0.28 27.36 27.36

Si K 44.46 + / - 0,36 46,25 + / - 0,38 44.46 44.46

Si L ------------------

Cl K 2.24 + / - 0,10 1,85 + / - 0,08 2.24 2.24

Cl L ------------------

K K 0,84 + / - 0,08 0,63 + / - 0,06 0.84 0.84

K L ------------------

Ca K ------------------

Ca L ------------------

Ti K 6.45 + / - 0.26 3.94 + / - 0,16 6,45 6,45

Ti L ------------------

Fe K 11,61 + / - 0,33 6.07 + / - 0,17 16,6 16,6

Fe L ------------------

Total 100 100 100 100

Spektrum B2 Int Gambar 7 . . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11438

Komposisi masing-masing elemen hadir dalam B2 Tabel 5 .

elemen

baris

menimbang

( % )

berat

Kesalahan ( % )

atom

( % )

atom

Kesalahan ( % )

senyawa

( % )

normalized

Compound ( % )

O K 6.37S --- 11,66 + / - 0,11 ------

Na K 1.3 + / - 0,12 1,65 + / - 0,15 1,3 1,3

Mg K 1,31 + / - 0,12 1,58 + / - 0,15 1,31 1,31

Al K 26,1 + / - 0,34 28,31 + / - 0,37 26,1 26,1

Si K 41.58 + / - 0.47 43.33 + / - 0.49 41.58 41.58

Si L ------------------

Cl K 2.33 + / - 0,23 1,93 + / - 0,19 2,33 2,33

Cl L ------------------

Ca K ------------------

Ca L ------------------

Ti K 6,19 + / - 0,36 3,78 + / - 0,22 6.19 6.19

Ti L ------------------

Fe K 14.83 + / - 0.50 7.77 + / - 0.26 21.2 21.2

Fe L ------------------

Total 100 100 100 100

Spektrum Int B3 Gambar 8 . . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11439

Komposisi masing-masing elemen hadir dalam B3 Tabel 6 .

elemen

baris

menimbang

( % )

berat

Kesalahan ( % )

atom

( % )

atom

Kesalahan ( % )

senyawa

%

Normalkan

Compound ( % )

O K 4.09S --- 7,25 + / - 0,08 ------

Al K 15,13 + / - 0,43 15.91 + / - 0.45 15.13 15.13

Si K 71,28 + / - 0,75 72,01 + / - 0,76 71,28 71,28

Si L ------------------

Ca K ------------------

Ca L ------------------

Fe K 9.51 + / - 1.06 4.83 + / - 0,54 13,6 13,6

Fe L ------------------

Total 100 100 100 100

3.5 . Sifat Bentonit

Bentonit adalah jenis bahan dengan smektit sebagai komposisi utama dan juga memiliki nya

sifat fisik didikte oleh mineral smektit [ 22 ] . Ini adalah montmorillonite dan

liat higroskopis yang ditandai dengan lembar oktahedral atom aluminium yang infixed

antara dua lapisan tetrahedral atom silikon [ 23 ] . Memiliki muatan listrik negatif bersih karena

substitusi isomorfik dari Al3 +

dengan Fe2 +

dan Mg2 +

di situs oktahedral dan Si4 +

dengan Al3 +

di

situs tetrahedral dan seimbang dengan kation seperti Na +

dan Ca2 +

terletak antara lapisan dan

sekitar tepi [ 24 ] . Bentonit alam , ketika terhidrasi dengan air , bersifat basa dengan pH 8 sampai 10

[ 25 ] . Ini adalah hidrofilik di alam karena sangat terhidrasi dengan air [ 26 ] . Hal ini menjelaskan mengapa bentonit

memiliki kemampuan penyerapan air besar . Penyerapan air bentonit terjadi dengan cara difusi dan

kapiler hisap [ 27 ] . Di samping itu, juga mampu menahan air atau lebih tepatnya kadar air untuk

jangka waktu yang cukup pada tekanan atmosfer . Setelah air diserap , dapat memperluas hingga

beberapa kali dari volume aslinya. Namun, retensi air dan pembengkakan kapasitas bentonit

tergantung pada suhu dan tekanan [ 28 ] .

Bentonit juga memiliki kapasitas yang besar tukar kation , kapasitas ikatan , plastisitas dan kuat

kecenderungan untuk bereaksi dengan senyawa organik [ 29 ] - [ 30 ] . Karena semua sifat yang disebutkan , bentonit

menemukan banyak aplikasi di berbagai bidang yang meliputi peletisasi bijih besi , bahan baku , pengeboran minyak ,

kosmetik, farmasi , sealant, pertanian dan penahanan hidrolik [ 31 ] - [ 37 ] . Ketika diobati dengan

asam , bubuk bentonit memiliki kapasitas adsorpsi ion yang besar dan dengan demikian dapat digunakan sebagai adsorben dalam

katalis , pemutihan bumi , dan juga dalam persiapan organoclay , dan nanocomposites [ 23 ] , [ 38-40 ] .

Bidang lain yang telah semakin menggunakan bentonit alam pengolahan air limbah dimana itu

digunakan untuk menghilangkan ion logam berat seperti kadmium , timbal , tembaga dan seng [ 41 ] - [ 44 ] . itu

Perlu dicatat juga bahwa semua sifat-sifat tersebut bervariasi dengan jenis bentonit yaitu

Sodium bentonit dan kalsium bentonit . Poin penting ini sama sekali tidak dibahas di masa lalu

literatur pada aplikasi bentonit sebagai GIM .

Int . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11440

3.6 . Jenis Bentonit

Secara komersial , ada dua jenis utama dari bentonit yaitu Kalsium bentonit dan Sodium

bentonit . Jenis bentonit ditentukan oleh jenis kation eksternal yang diserap ke

lapisan permukaan partikel bentonit baik dengan cara alami ( selama proses alami mineral

formasi ) atau dengan perlakuan kimia [ 45 ] . Untuk sebagian besar aplikasi , Sodium bentonite lebih disukai

atas kalsium bentonit karena kapasitas pembengkakan superior serta hidrolik yang sangat rendah

konduktivitas air [ 46 ] . Yang terakhir keuntungan membuat Sodium bentonite lebih luas digunakan dalam

berbagai aplikasi penahanan hidrolik sedangkan mantan yang menjadi perhatian di sini , membuat

Sodium bentonit menjadi GIM lebih baik dari Kalsium bentonit . Perhatikan bahwa kesimpulan yang ditarik

mengenai Sodium bentonit menjadi lebih baik GIM hanya asumsi teoritis . Tidak ada penelitian telah

dilakukan belum memastikan asumsi tersebut meskipun asumsi tersebut telah diverifikasi dalam percobaan

dilakukan pada aplikasi lain bentonit .

Kemampuan penyerapan tinggi bentonit terhadap kation terlarut dalam air environing pori

dikaitkan dengan sendirinya bersih negatif listrik [ 47 ] . Penyebab teoritis perbedaan dalam pembengkakan

kapasitas antara Sodium bentonit dan kalsium bentonit yang nyenyak dijelaskan dalam [ 45 ] . istilah

listrik lapisan ganda atau menyebar lapisan ganda ( DDL ) digunakan untuk menggambarkan partikel tanah liat ( bentonit )

dikelilingi oleh lapisan air dan teradsorpsi ion [ 48 ] . DDL adalah ukuran bagaimana tanah liat resistif

terhadap penetrasi air melalui itu . Semakin resistif itu , semakin tinggi jumlah pembengkakan .

DDL diukur dengan kuantitas ilmiah lain yang disebut panjang Debye ( λ ) yang diatur oleh

persamaan [ 45 ] :

2

6

2

.

( 3,924 10 )

.

2

r

r o

mol nm T

RT L K

F I I

( 3 )

Dimana konstanta adalah :

єo = permitivitas vakum

R = konstanta gas ideal

Konstan F = Faraday

Sedangkan parameter variabel adalah :

T = temperatur absolut

Saya = kekuatan ion dari air tanah

єr

= Permitivitas relatif dari DDL

Demikian juga , kekuatan ionik diatur oleh persamaan :

1 2

2

i i I z C

dimana

Zi = valensi

Ci = konsentrasi molar spesies ion i . Int . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11441

Sekarang , Sodium ion Natrium bentonit memiliki valensi +1 sedangkan ion kalsium dalam Kalsium

bentonit memiliki valensi +2 . Ini berarti bahwa kekuatan ion natrium bentonit lebih lemah dari

bahwa kalsium bentonit . Ini juga berarti bahwa panjang Debye natrium bentonit lebih besar . Dengan demikian ,

natrium bentonit membengkak lebih dan semakin membengkak , yang lebih tebal adalah lapisan elektrolit sekitarnya

elektroda grounding . Arti penting dari lapisan ini elektrolit akan dibahas dalam berikutnya

bagian .

Diamati bahwa natrium bentonit dapat menyerap hingga 5 kali berat aslinya dalam air

dan membengkak hingga 13 kali lipat volume kering nya [ 25 ] . Namun, ada banyak produsen yang berbeda dari

Sodium serta Kalsium Bentonit dan bahkan campuran Sodium dan Kalsium Bentonit demikian itu adalah

aman untuk mengatakan bahwa masing-masing akan menunjukkan kemampuan yang berbeda menyerap air dan pembengkakan kapasitas. pada

sisi lain , tingkat penyerapan air kalsium bentonit tidak tersedia dalam literatur .

Oleh karena itu, eksperimen seperti dijelaskan di bagian 2.2 dilakukan dan hasilnya sesuai dengan yang ditampilkan

pada Tabel . 2 .

Dengan menganalisis Tabel . 2 , 4 , 5 dan 6 , kita dapat menyimpulkan beberapa highlights penting yang menarik . B1

dan B2 yang merupakan variasi dari natrium bentonit menyerap air pada tingkat yang lebih tinggi daripada B3 yang

kalsium bentonit . Hal ini menunjukkan bahwa natrium bentonit belum lagi lebih baik daripada kalsium bentonit sebagai

GIM karena kemampuan penyerapan air yang superior . Kapasitas pembengkakan natrium bentonit adalah

dikonfirmasi lebih unggul dibandingkan dengan kalsium bentonit ketika seseorang mengacu pada Tabel . 1 . Namun, 2

sampel yang berbeda natrium bentonit bereksperimen di sini hanya membengkak sampai batas yang jauh lebih rendah dengan

rata-rata 200 % dibandingkan dengan 1300 % seperti yang dilaporkan dalam literatur [ 24 ] . Ini jelas menunjukkan bahwa

pembengkakan kapasitas bentonit bervariasi bahkan di antara berbagai produk natrium bentonit saja .

Ketiga, proporsi berat ion natrium tidak langsung diterjemahkan ke dalam penyerapan air yang lebih besar

dan tingkat yang dapat diamati dari Tabel pembengkakan . 4 dan 5 . Meskipun B2 memiliki jumlah yang lebih tinggi dari

ion natrium ( 1,30 % ) dibandingkan dengan B1 ( 1,15 % ) , hanya membengkak pada 180 % dan menyerap 130 % air

dibandingkan dengan masing-masing 200 % dan 160 % dari B1 . Semakin tinggi konsentrasi ion Magnesium dapat

juga menjadi kemungkinan penyebab pengurangan pembengkakan kapasitas B2 . Hal ini juga layak disebutkan bahwa

kalsium bentonit memiliki tingkat penyerapan air awal lebih tinggi dari sodium bentonite [ 49 ] .

3.7 . Resistensi steady state

Kesimpulan yang ditarik oleh Lim et al [ 1 ] didasarkan pada pengukuran lima bulan tidak

optimis beton bentonit dicampur menghasilkan tinggi nilai resistansi grounding dari beton murni

kandang baja terbungkus mengarah ke asumsi bahwa bentonit tidak dapat dicampur dengan baik dengan beton [ 20 ] ..

Namun, anggapan tersebut tampaknya salah ketika mempertimbangkan pembacaan diambil dalam jangka panjang . Gambar .

4 menggambarkan resistensi grounding untuk 12 bulan pertama pengukuran . Hal ini dapat diamati bahwa

selama 7 bulan pertama , asumsi yang dibuat di Lim et.al [ 1 ] berlaku [ 20 ] . Di luar periode itu,

Tampaknya bahwa 30 % bentonit - campuran beton secara konsisten menghasilkan nilai resistansi grounding terendah .

Selain itu, nilai yang terukur dari campuran lainnya dengan pengecualian dari 20 % bentonit tampaknya pendekatan

nilai resistansi grounding beton murni terbungkus logam kandang di luar yang ditetapkan 7 bulan .

Satu-satunya anomali adalah 20 % bentonit karena selama konstruksi , kandang baja sedikit Int . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11442

rusak yang mungkin merupakan alasan mengapa pembacaan adalah sebagai tersebut . Untuk meringkas , 30 % bentonit

campuran beton adalah bahan perbaikan landasan menjanjikan berdasarkan 12 bulan pembacaan .

Meskipun tidak ada hubungan yang jelas antara volume bentonit dan nilai resistansi grounding ,

30 % volume adalah proporsi yang ideal saat pencampuran bentonit dengan beton .

Seperti terlihat pada Tabel . 1 , pit 4 ( 30 % bentonit ) memberikan resistensi grounding rata-rata terendah dan

juga yang terendah kedua dalam hal fluktuasi pembacaan selama periode 1 tahun . Seperti disebutkan di atas , a

GIM juga harus mampu meminimalkan tingkat fluktuasi resistensi grounding steady state lebih

periode panjang aplikasi . Kedua lubang 4 dan 5 menghasilkan jumlah yang sama dari fluktuasi tetapi yang pertama adalah

terpilih sebagai rasio terbaik karena mencatat perlawanan terendah dan biaya implementasi yang lebih rendah karena kurang

bentonit diperlukan untuk instalasi.

3.8 . Kesesuaian sebagai bahan urug

Seperti disebutkan sebelumnya , ada enam persyaratan yang material harus cukup memuaskan di

memesan untuk itu untuk memenuhi syarat sebagai GIM efektif . Bentonit dapat mengikat jumlah sama besar tanah di

adanya kelembaban yang mengapa hal itu banyak digunakan untuk stabilisasi tanah dengan cara grouting .

Oleh karena itu, persyaratan pertama terpenuhi . Bentonit juga tidak signifikan korosif bahkan untuk waktu yang lama

periode waktu [ 2 ] , [ 13 ] . Bahkan , Bentonit bahkan digunakan dalam perlindungan katodik baja dalam beton [ 50 ] .

Memiliki resistivitas rendah juga kriteria lain yang penting dari bahan backfill . Seperti ditunjukkan dalam

Table. 3 , bentonit terlepas dari jenis yang menunjukkan resistivitas jauh lebih rendah di bawah kondisi basah

dibandingkan dengan kondisi kering . Sodium bentonite ( B1 dan B2 ) jelas menunjukkan resistivitas rendah dari

kalsium bentonit ( B3 ) di bawah kedua kondisi . Kehadiran kelembaban lagi terbukti menjadi penting bagi

bentonit berfungsi sebagai GIM .

Karakteristik keempat yang sangat penting sebagai GIM adalah materi harus mampu

untuk mempertahankan resistensi grounding rendah untuk mana mungkin , dengan jumlah tak terbatas waktu . banyak sekali

penelitian telah menunjukkan keunggulan bentonit dalam mempertahankan ketahanan grounding rendah dengan

fluktuasi minimal untuk jangka waktu yang jauh [ 7 ] , Menurut berbagai literatur , kemampuan ini

bentonit adalah karena pembentukan elektrolit ketika bentonit terionisasi air [ 2 ] . Lapisan

elektrolit terbentuk karena kemampuan kedua bentonit yang menyerap dan mempertahankan air dengan pembengkakan .

Secara teoritis , natrium bentonit akan lebih baik daripada kalsium bentonit dalam aspek ini . elektrolit ini

lapisan yang amplop elektroda grounding berfungsi sebagai jalur untuk penyebaran muatan petir . di

Dengan kata lain , lapisan konduktif ini membantu konduksi ionik atau dispersi dari arus petir ke

sekitarnya tanah . Selama ada kelembaban di dalam tanah , elektrolit ini akan tetap melampirkan

terkubur elektroda pembumian . Ini berarti bahwa di bawah tanah biasanya netral , lapisan elektrolit akan

tidak bisa dibersihkan . Oleh karena itu , tidak akan ada kebutuhan untuk pengisian bentonit .

Namun, menurut pendapat penulis , ada penjelasan pelengkap lain mengapa bentonit

dapat mengurangi dan mempertahankan landasan perlawanan untuk waktu yang lama . Ada kemungkinan bahwa lapisan elektrolit

terbentuk sebagai hasil dari penambahan bentonit ke dalam tanah bisa berfungsi sebagai zona penyangga yang memiliki kemampuan untuk

biaya perangkap .

Int . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11443

3.9 . isu-isu penting

Asumsi teoritis yang bentonit tidak terlepas keluar berlaku hanya jika environing tersebut

tanah noncorrosive . Di tanah yang terkontaminasi , elektrolit atau lebih tepatnya " lapisan bengkak terhidrasi

bentonit " mungkin benar-benar menyusut dan retak akibat serangan ion kontaminan seperti klorida . ini

masalah adalah lebih kronis untuk natrium bentonit dibandingkan dengan kalsium bentonit [ 45 ] . Dengan kata lain,

kalsium bentonit lebih tahan terhadap korosi dari natrium bentonit .

Selain itu , disebutkan dalam literatur bahwa di bawah kondisi bentonit alam tidak akan

mengecilkan atau larut pergi [ 2 ] . Dengan asumsi bahwa kondisi itu hanya berlaku untuk natrium bentonit karena sebagian

kemungkinan literatur merujuk pada natrium bentonit , perilaku bengkak kalsium bentonit adalah

dipantau selama beberapa hari . Ditemukan bahwa setelah satu minggu , ketebalan kalsium bengkak

bentonit telah benar-benar menyusut sebesar 20 % meskipun masih dalam kondisi lembab dan di bawah ruang

suhu dan tekanan .

Biaya- bijaksana , bentonit dapat menjadi beban terutama bagi negara-negara berkembang untuk mempekerjakan sebagai GIM

karena tidak banyak negara menghasilkan bentonit , maka menimbulkan biaya impor tambahan. Inilah sebabnya mengapa

banyak penelitian telah dilakukan untuk menemukan pengganti untuk itu . Limbah industri seperti

lumpur dan serbuk besi dan juga limbah pertanian seperti kacang kernel sawit yang bereksperimen [ 11 ] ,

[ 13 ] , [ 18 ] . Meskipun kue kernel kelapa sawit (berasal dari kacang kernel kelapa sawit ) yang diklaim mampu

memenuhi semua enam persyaratan dari GIM ideal, tidak seperti bentonit , hanya ada satu penelitian yang dilakukan di atasnya .

Lebih percobaan perlu dilakukan untuk membandingkan kinerja bentonit dengan kernel kelapa sawit

cake . Semua dalam semua , masih belum ada bahan urug yang lebih baik ditemukan sejauh ini . Dalam jangka panjang , berat

investasi menggunakan bentonit sebenarnya bisa layak terutama di negara-negara tropis dimana

prevalensi sambaran petir tinggi .

Gambar 9 . Metode augured - lubang untuk sistem grounding GIM berbasis [ 8 ]

Isu lain yang mungkin harus diselidiki dalam penelitian masa depan adalah efek dari

bentonit pada fenomena ionisasi tanah . Dalam hal sambaran petir , void udara penuh dalam

tanah mungkin kerusakan dan menjadi sementara konduktif sehingga menurunkan landasan keseluruhan

resistensi untuk biasanya mikrodetik [ 51 ] . Dari perspektif perlindungan grounding listrik , ionisasi tanah

menguntungkan . Namun, apa yang terjadi ketika bentonit ditambahkan tidak diketahui . Ada kemungkinan bahwa Int . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11444

ionisasi bentonit selanjutnya akan mengurangi resistensi grounding keseluruhan dalam waktu singkat . itu

penggabungan efek ionisasi tanah sangat penting dalam rangka mengoptimalkan desain sistem pembumian dengan

penerapan GIM .

Ketika menggunakan GIM ke dalam desain sistem grounding , biasanya ada dua jenis

konfigurasi metode yaitu augured - lubang dan metode pit . Dalam metode augured - lubang , grounding

elektroda benar-benar diselimuti oleh GIM seperti ditunjukkan pada Gambar . 9 .

Di sisi lain, embedment dari landasan elektroda di GIM di pit adalah seperti yang diilustrasikan pada

Gbr.10 .

Gambar 10 . Metode Pit untuk sistem grounding GIM berbasis [ 8 ]

Dalam kedua metode , jumlah GIM diperlukan adalah masalah itu sendiri . Hal ini karena optimum

perlindungan Volume kedua aspek ekonomi dan keamanan grounding . Penimbunan dengan terlalu sedikit

jumlah bentonit mungkin tidak cukup untuk menurunkan resistensi grounding sehingga tanah

Potensi kenaikan diminimalkan dan karenanya menjamin keselamatan manusia dan perlindungan yang sangat sensitif

peralatan listrik dan elektronik . Sebaliknya , penimbunan dengan terlalu banyak bentonit akan dikenakan

biaya material yang tinggi kepada pihak yang bersangkutan . Ini telah dibahas bahwa dalam desain pit , ada tertentu

nilai kejenuhan volume GIM di mana resistensi grounding tidak berkurang signifikan

cara sekali nilai yang melebihi [ 8 ] . Oleh karena itu , pertimbangan yang tepat dari jumlah bentonit

diperlukan sangat penting untuk memastikan kelayakan dan keamanan baik dari desain sistem grounding menggunakan bentonit sebagai

penimbunan material.

3.10 . Jalan ke depan

Tahap selanjutnya dari penelitian adalah untuk membandingkan kinerja dari 30 % bentonit dicampur

beton terbungkus kandang baja dengan dua pengaturan lain yang diusulkan yaitu kandang baja terbungkus murni

bentonit dan baja kandang terbungkus dalam tanah asli murni . Situs yang dipilih akan terdiri dari tanah dengan banyak

resistivitas tanah lebih tinggi dari situs diskusi di sini. Alasannya adalah bahwa berdasarkan sastra,

efektivitas bentonit sebagai GIM yang paling signifikan di bawah kondisi tanah sangat tinggi . Int ini . J. Electrochem . Sci . , Vol . 8 , 2013

11445

Informasi akan dibuat tersedia untuk literatur dalam waktu beberapa bulan . Hal lain yang perlu

menyelidiki di masa depan adalah penggabungan efek ionisasi bentonit di landasan secara keseluruhan

kinerja sistem .

4 . KESIMPULAN

Penerapan bentonit sebagai GIM telah diteliti secara rinci dalam laporan ini . Hasil

beberapa percobaan yang dilakukan pada kedua sodium dan kalsium bentonit menegaskan bahwa sodium bentonite

memang lebih baik dari kalsium bentonit dalam hal fungsi sebagai GIM . Namun, eksperimen ini

harus direplikasi di instalasi sistem grounding yang nyata , dalam rangka untuk lebih memverifikasi kesimpulan .

Beberapa isu menggunakan bentonit sebagai GIM juga telah didiskusikan dengan analisis kritis . masa depan

penerapan bentonit sebagai bahan urug harus mempertimbangkan isu-isu tersebut . sebuah inovatif

Percobaan pada memperkenalkan bentonit ke dalam campuran beton untuk membungkus kandang baja disajikan dan 30 %

rasio bentonit merupakan bahan perbaikan landasan menjanjikan yang selanjutnya akan diverifikasi melalui

studi masa depan .

UCAPAN TERIMA KASIH

Karya ini didukung oleh Grant No: 05-01-11-1195RU/F-RUGS . Fasilitas yang disediakan oleh

Departemen Teknik Elektro dan Teknik Elektronika , Universiti Putra Malaysia yang sangat

diakui .