Рис. 3.4. Фотография бетэла на саже

зуется более глубокой гидратацией цемента (при принятых количествах воды затворения) и большей закрисгаллизованносгью новообразований, а также повышенным содержанием карбоната кальция за счет уменьшения его гидрата. Одновременно установлено, что конденсация новообразований происходит только на участках поверхности частиц кокса, расположенных поперек плоскостей спайности кристаллитов, т.е. в местах, где могут быть незавершенные связи. Остальные участки поверхности частиц кокса остаются чистыми. При использовании же в качестве электропроводной добавки сажи наблюдается только "прорастание" новообразований сквозь ее агрегаты. При этом в обоих случаях количество новообразований зависит от степени гидратации цемента а.

Исследования степени гидратации цемента в бетэле на разных этапах технологического процесса, а именно: сразу после перемешивания сухой смеси композиции с водой, в конце периода предварительной, проведенной в различных температурно-влажностных условиях вьщерж-ки полуфабриката перед тепловой обработкой и готовых изделий, прошедших пропаривание и сушку, показали, что исследуемый параметр возрастает с ростом продолжительности предварительной вьщержки, особенно при затрудненном влагообмене с окружающей средой, что сопровождается уменьшением электрической проводимости системы.

Термический анализ проб, отобранных на разных этапах изготовления изделий из электропроводного бетона, показал, что гидратные новообразования в композиции появляются во всех случаях к концу периода предварительной выдержки, однако количество их меняется в зависимости от ее условий.

Колебания степени гидратации вяжущего и соответственно электрической проводимости материала происходят из-за того, что в изделиях из бетэла содержится значительный обьем неоводненных пор, способных к капиллярному впитыванию влаги из окружающей среды при соответствующих температурно-влажностных условиях. При затрудненном влагообмене происходит усиленная гидратация цемента, сопровождающаяся ростом количеств новообразований, которые как бы уменьшают "живое сечение" проводника и тем самым снижают электрическую проводимость системы. При свободном влагообмене степень гидратации вяжущего меньше, а электрическая проводимость соответственно выше [55].

Бетэл представляет собой капиллярно-пористое тело, отличающееся высокой степенью насыщения дисперсным углеродом, который по отношению к цементному камню можно классифицировать как микронаполнитель. Минимально возможное его количество должно обеспечивать возникновение между его частицами непосредственного контакта, вызывающее качественное изменение характера электрической проводимости материала с ионного на электронный. Верхний же предел содержания углерода должен быть установлен исходя из прочности композиции, которая, учитывая практически полное отсутствие адгезии цементного камня к нему, будет определяться когезией кристаллизационной структуры, ослабленной пропорционально объемной концентрации углерода, которую можно считать условной пористостью системы, т.е. в общем виде прочность бетэла будет определяться выражением

где Og и - прочность соответственно бетэла и цементно-песчанного скелета; Оу - объемная концентрация углерода.

Структурно-механическую модель бетэла в этом случае можно представить в виде двух взаимно проникающих структур: коагуляционной, состоящей из частиц электропроводной добавки, контактирующих непосредственно между собой, и кристаллизационной, представляющей систему из непрореагировавших зерен цемента и диэлектрического заполнителя, связанных продуктами гидратации [43]. Концентрация последних определяет в первую очередь механическую прочность композиции, оказьшая одновременно влияние и на электрофизические свойства бетэла, так как, с одной стороны, согласно современным представлениям продукты твердения, кристаллизующиеся в не-

посредственной близости от частиц токопроводящего компонента, могут вносить при значительных напряженностях электрического поля заметный вклад в электрическую проводимость системы, определяемую в основном коагуляционной структурой, с другой стороны, с ростом степени гидратации возрастающая доля новообразований будет воздействовать на последнюю, как бы уменьшая "живое сечение" проводника, и тем самым повьппать электрическое сопротивление материала. Подтверждением этого положения служат результаты экспериментального определения прочности а и удельного электрического сопротивления р бетэла, имеющего один и тот же состав, отобранного из различных промышленных партий, которые изготовлены по технологическим режимам, обеспечивающим неодинаковую степень гидратации портландцемента а (табл. 3.8). Объемная доля новообразований рассчитана по формуле А.В. Волженского [71].

Приведенные результаты свидетельствуют, что по мере увеличения степени гидратации возрастает объемная доля новообразований, что сопровождается повышением механической прочности материала и его удельного электрического сопротивления.

Таким образом, предложенная модель позволяет определить основные закономерности между свойствами материала, с одной стороны, и исходным составом и технологией изготовления - с другой.

В общем случае удельное электрическое сопротивление бетэла Pg будет являться функцией этого параметра собственно электропроводной фазы Рд, ее объемной концентрации 6у и удельной поверхности 5, плотности материала, которая в свою очередь находится в зависимости от количества воды затворения, а также от объемного содержания цемента и обычных заполнителей 6, 63, В, как бы уменьшающих живое сечение проводника, т.е.

Рб =/(Ро. «у. Оц. «3. S.B).

Как видно из последнего выражения, четыре аргумента (объемные концентрации компонентов и количество воды затворения) характеризуют состав исходной смеси, в то время как два других - удельное сопротивление и удельная поверхность - качество электропроводной добавки. При использовании в качестве последней определенного ма-