удовлетворяющим этому критерию и он может быть рекомендован для изготовления бетэла.

У образцов на натриевом стекле с различными добавками (кремне-фтористым натрием, гранулированным щлаком и т.п.) в интервале температур 375-423 К происходит интенсивное выделение воды и перекристаллизация геля, сопровождающееся повышением прочности, которая продолжает расти и при дальнейшем повышении температуры [51]. Поэтому жидкое стекло по этому признаку также может быть рекомендовано для изготовления бетэла.

Жидкое стекло и портландцемент по своим диэлектрическим свойствам удовлетворяют и второму условию пригодности вяжущего для изготовления бетэла, однако портландцемент позволяет получать материал с большим диапазоном свойств [45]. Поэтому он и послужил основой для промьппленкого производства резисторов.

Наполнитеш!. Наполнители - неорганические материалы, стойкие к воздействию температуры, влаги, химических реагентов (кислот и щелочей), вводятся в композиционные материалы для улучшения их механических характеристик, повышения термо- и влагостойкости.

Введение наполнителя улучшает теплопроводность композиции, обеспечивает постоянство ее механических свойств, повышает стойкость композиции к истиранию, что исключительно важно для переменных резисторов.

В качестве наполнителей в композициях обьмно применяют: корундовые микропорошки типа КВ, КВК, К-1, оксиды титана, циркония, сернокислый барий, тальк, слюдяную муку, белую сажу, фарфоровую муку, кварцевый песок.

Применение волокнистых материалов (асбеста, стекловолокна и т.п.) также повышает прочность композиций, но затрудняет структу-рообразование проводящих частиц. Объемная концентрация наполнителей может достигать 50 %.

При выборе диэлектрического наполнителя бетэла учитьшались теплоемкость и теплопроводность первого, так как он одновременно с повьппением физико-механических свойств бетэла призван обеспечить эффективный отвод тепла, вьщеляющегося в электропроводной фазе при прохождении электрического тока. По условиям обеспечения требований механической прочности и термической стойкости бетэла заполнитель не должен содержать глинистых и органических примесей. В наибольшей степени этим требованиям отвечают чистые кварцевые пески, а также некоторые искусственно получаемые оксиды, например периклаэ, введение которого в состав бетэла сопровождается повьппением его термической стойкости [53].

3.3. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ БЕТОНА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО (БЕТЭЛА), ЕГО СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

Композиционные проводники электрического тока, к которым относится и бетэл, являются разновидностью структурированных систем, характеризующихся тем, что дисперсные частицы, образующие названные системы, связаны между собой силами межмолекулярного или механического сцепления и составляют единый каркас, пронизывающий весь объем. Не останавливаясь подробно на вопросах теории структурированных систем, которые изложены в трудах П.А. Ребинде-ра и его щколы [58], отметим, что структуру затвердевщего бетэла можно, по-видимому, в свою очередь, разбить на две - коагуляцион-ную, образованную тонкодисперсным углеродом, и кристаллизационную, возникщую в результате твердения смеси вяжущего, воды и заполнителя

Исследования в области формирования структур углеграфитовых материалов показали, что различные углеродистые порошки значительно отличаются друг от друга по форме частиц. В частности, порошки сажи имеют сферическую форму частиц, а коксов - анизодиаметри-ческую шероховатую. При этом отмечено, что если размеры частиц последних составляют менее 100 мкм, это сопровождается значительным уменьшением анизодиаметричности, что в свою очередь приводит к увеличению контактной поверхности (суммы всех соприкасающихся поверхностей частиц) [56].

Конечная структура бетэла предопределяется характером смешения компонентов сухой смеси и возможностями ее уплотнения до получения какой-то определенной пористости, которая зависит от соотношения средних диаметров частиц каждой фазы и способа уплотнения. Процесс гидратации цемента, меняя структуру вяжущего, не может менять значительно коагуляционной структуры углеродных цепей и их геометрии в объеме. Таким образом появляется возможность экспериментальной оценки структуры композиции путем исследования характеристик сухой уплотненной смеси. Основными экспериментальными характеристиками смеси будут в этом случае объемная концентрация каждой из фаз и соотношение средних размеров их частиц.

Анализ результатов исследования электрической проводимости сухой смеси пекового электродного кокса, размолотого до удельной поверхности 0,65 м/г, и цемента с удельной поверхностью 0,31 м/г показал, что смесь начинает обладать заметной электрической проводимостью при объемной концентрации кокса более 0,2, причем с ростом удельной поверхности проводникового компонента порог протекания снижается [10].

Процесс формирования бетэла как многофазового конгломерата начинается с процесса смешения, который необходимо вести двухступенчато. Сначала производится смешение сухих составляющих, в процессе которого происходит в основном формирование коагуляционной структуры электропровЬдной добавки. На втором этапе приливается вода, которая в процессе дальнейшего смешения равномерно распределяется в объеме перемешиваемого материала, и начинается формирование кристаллизационной структуры цементного камня. Выделим основные аспекты структурообразования последнего, которые позволят уточнить механизм формирования структуры бетэла. Сразу же после затворения цемента водой начинаются относительно активные химические реакции, скорость которых быстро падает, и наступает период, который Т. Пауэре называет "индукционным" [59]. Модель структуры свежеотформованного цементного теста может быть представлена как очень слабо проницаемое твердое тело, образованное из частиц цемента, взвешенных в водном растворе. Среднее расстояние между последними значительно меньше, чем диаметр частип, составляющих основную массу материала. Следовательно, в первом приближении можно предположить, что пространсгввенная упаковка свежего цементного теста аналогична пространственной структуре сухой смеси из шаровых частиц. На возможность такого подхода указывали В.Н. Юнг [60] и А.Е. Десов [61]. Введение запол-шггеля не меняет характера процесса структурообразования, а только сокращает период формирования структуры, увеличивая скорость процесса в период уплотнения.

В процессе схватывания в цементном тесте начинают происходить относительно быстрые химические реакции, которые затем продолжаются с убьшающей скоростью до тех пор, пока не будет израсходован весь цемент или пока не исчезнут условия, необходимые для их протекания. Твердый продукт этих реакций - цементная гель стремится заполнить капиллярные каналы свежеприготовленного теста, быстро сокращая их обтьем и размеры. Структуру затвердевшего цементного геля Т. Паурс считает подобной структуре свежеприготовленного теста [59].

Формирование структуры композиции тонкомолотый углеродце-ментный камень, по-видимому, не будет принципиально отличаться от описанного выше. При этом необходимо учитьшать, что в этот период происходит окончательное формирование двух структур - коагуляционной структуры углерода, обеспечивающей электрическую проводимость композиции, и кристаллизационной (цементного камня), сообщающей прочность искусственному конгломерату.

На формирование коагуляционной структуры углерода в этот период могут оказывать влияние, по-видимому, следующие процессы:

образование адсорбированного слоя воды вокруг частиц;