агрегирование частиц углерода под действием сил поверхностного натяжения воды, стремящейся в точечных контактах занять объем с минимальным значением поверхностной энергии [58];

некоторое увеличение объема самих частиц углерода за счет адсорбированного понижения энергии связей между стенками микротрещин [58];

контракция цементного камня.

Однако нет основания предполагать, что названные процессы будут принципиально менять упаковку частиц углерода, сложивщуюся в процессе формирования сухой смеси. Из этого положения можно сделать принципиальный вывод, имеющий важное значение, о том, что на основании цементного вяжущего возможно создание бетона с электронным характером электрической проводимости и на его основе изделий и контрукций с проводящими свойствами.

Электрическая проводимость бетэла в процессе образования кристаллизационной структуры уменьшается примерно на два порядка, причем степень ее изменения зависит от условий твердения материала. Это потребовало проведетад детальных исследований структуры последнего, которые были выполнены с привлечением методов химического, дифференциально-термического (ДТА), структурного анализов, а также электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии.

На всех кривых ДТА исследованных композиций, содержащих углерод, изготовленных как на чистых клинкерных минералах, так и на цементах с различным составом, присутствуют три характернью группы эндотермических эффектов. Первая имеет в ряде случаев два максимума при 403-473 и 603-693 К, которые свидетельствуют об обезвоживании гелеобразных продуктов гидратации клинкерных минералов, гидросульфоалюмината кальция, а также различных форм гидроалюминатов кальция. Вторая с максимумом в интервале 798 - 839 К отвечает дегидратации Са(0Н)2. Ступенчатость эндотермического эффекта в интервале 1123-1143 К, отвечающего декарбонизации, свидетельствует, по-видимому, о различном генезисе карбонатов и неодинаковом размере их частиц.

Анализ ИК-спектрограмм бетэла показал, что во всех случаях наблюдалась полоса поглощения в области 1400-1600 см~, что свидетельствует о значительном содержании карбонатов.

На рентгенограммах идентифицируются линии CaSHCA) (3,98; 3,26; 2,86; 2,52; 2,31), тоберморита C4SsHs (3,21; 2,95; 2,40; 2), гидроокиси кальция (2,61) и кальцита (3,03). Гидроалюминатные фазы и комплексные соединения, аморфизованные при сушке, индивидуальных линий на рентгенограммах не дают.

Отмеченное при исследовании фазового состава продуктов гидратации смесей цемента с углеродом повышенное содержание карбоната кальция с одновременным снижением его гидрата позволило вы-132

Время Темпера- Количество прореагировавшего кальция

взаимодей- тура, К Са (ОН) 2 + С

ствия, ч-----------

в атмосфере воз- в атмосфере воздуха в атмосфере ге-

* Приведены данные для Са (ОН) 2

Таблица 3.7

Время взаи- Количество прореагировавшего кальция Са (ОН) 2 + С модействия

при Т- в атмосфере воз- в атмосфере возду- в атмосфере кисло-

- 293 К, ч духа ха без COj рода без COj

кг/м % кг/м % кг/м-

24 0,063 13,6 0,052 10,1 0,054 10,5

сказать гипотезу о возможном взаимодействии образующейся при гидратации извести с углеродом. На принципиальную возможность самопроизвольного течения такой реакции указывает отрицательное значение изобарно-изотермического потенциала {AZ292 к ~ =- 19,41 кДж/моль, Д2з7з =- 49,8 кДж/моль).

Экспериментально установлено, что при непосредственном взаимодействии углерода с гидратом окиси кальция в атмосфере воздуха, очищенного от COj, гелия и кислорода (табл. 3.6 и 3.7), образование карбоната кальция происходит даже в инертной среде.

Объясняется это следующим образом. На поверхности углерода происходит необратимая адсорбция кислорода с образованием карбонильных, а при одновременном воздействии паров воды карбоксильных, кислых гидроксильных и других групп, а также оксида углерода, который и взаимодействует с гидратом оксида кальция с образованием карбоната.

Прямое изучение структуры бетэла с помощью сканирующего электронного микроскопа показало, что на поверхности излома материала, изготовленного на пековом коксе с удельной поверхностью 1500 м/кг,

Рис. 3.3. Фотография бетэла на пековом электродном коксе

"при сравнительно небольших (до 1500) увеличениях просматриваются зерна кварца, кокса и обволакивающие их продукты гидратации портландцемента. Текстура бетэла неплотная, с развитой сетью микрощелей и капилляров, свидетельствующая о недостаточном количестве воды в смеси. При увеличениях 7000 9000 (рис. 3.3) на зернах кварца и кокса наблюдаются сплошные либо частичные покрытия из мелких волокнистых кристаллов гидросиликатов кальция размером около 0,6 мкм, среди которых встречаются более крупные, идентифицируемые как к1альцит и ватерит [54].

Бетэл, изготовленный на саже, при увеличениях около 3000 отличается более плотным сложением. На поверхности излома наблюдаются участки с весьма тонкой структурой, сформированной продуктами гидратации портландцемента. При увеличениях 9150 (рис. 3.4) видны сферические зерна сажи, образующие объемные структуры, которые прерываются продуктами гидратации: пластинчатыми, волокнистыми и игловидными гидросиликатами, шестигранными кристаллами гидроалюмината кальция, а также кристаллами кальцита [54].

Таким образом, комплексные исследования фазового состава продуктов гидратации портландцемента в присутствии переходных форм углерода позволяют считать, что формирование кристаллизационной структуры бетэла происходит по общеизвестной схеме, но характери-134