териала с удельной поверхностью, находящейся в заданных пределах, можно исключить указанные аргументы из числа переменных. Тогда по аналогии с решением подобных задач для обычного бетона, считая смесь цемента с дисперсным углеродом смешанным (композиционным) вяжущим, определяем удельное электрическое сопротивление как функцию его расхода, водовяжущего (водокомпозиционного) отношения и коэффициента избытка цементно-углеродного теста по отношению к пустотности заполнителя. Однако поскольку электрическая проводимость самого смешанного вяжущего зависит от объемной концентрации добавки в нем, то целесообразнее воспользоваться в качестве аргумента этим параметром. В результате число переменных сокращается до трех и выражение функциональной зависимости удельного сопротивления от исходного состава может быть в общем виде представлено следующим образом:

Рб =/(бу, BIK, :„зб)-

На рис. 3.5 приведены экспериментальные кривые зависимости удельного электрического сопротивления бетэла от концентрации электропроводной добавки, представленной исковым коксом с различной удельной поверхностью, а также сажей. Все они в общем виде описываются зависимостью

Ig Рб = Л - В5у,

где у1 и В - эмпирические коэффициенты, значения которых определяются видом электропроводной добавки, ее дисперсностью, способом

Рис. 3.5. Зависимость удельного электрического сопротивления р от объемной концентрации углерода 5:

I - бетэл на пековом коксе с удельной поверхностью 600 м/кг при В/К = = 0,33; 2 - то же с удельной поверхностью 800 м/кг при В/К =0.15; 3 - то же с уделшой поверхностью 1500 м/кг при В/К = 0,15; 4 - бетэл на техническом углероде П-803 с уделыюй поверхностью 15 ООО м/кг при В/К = 0,15

уплотнения, условиями твердения и другими технологическими параметрами.

Для практических целей на алгоритмическом языке ПЛ/1 была разработана программа для ЕС ЭВМ, с помощью которой осуществлялось проектирование состава бетэла.

Прочность бетэла, как указано выще, определяется когезией его кристаллизационной структуры, образованной затвердевшим цементным камнем. Согласно современным представлениям (работы Т.К. Пау-эрса, Ю.М. Баженова, А.В. Волженского, Г.И. Горчакова, А.Е. Шейкина, И.Н. Ахвердова и др. [42, 59, 62-64, 71]), которые полностью распространяются и на бетэл, прочность цементного камня в значительной степени определяется его пористостью, а также степенью гидратации. Статая объем углерода в цементном камне условной пористостью, вводим при выводе формулы прочности бетэла понятие обьемной доли несущего, каркаса Д аналогично понятию относительной плотности цементного камня, которая определяется отношением объема несущего каркаса F„.k (сумма объемов новообразований и непрореагировавшего цемента) к обтьему цементно-углеродного камня:

Кцу 1 + (У/Я)(7ц/7у)+ (£/Я)7ц

здесь У, Ц - расходы углерода и цемента, кг; ВЩ - водоцементное отношение; а - степень гидратации цемента; 7ц, 7у - плотности цемента и углерода, кг/м.

Считая, что зависимость прочности цементно-углеродного камня от его пористости имеет аналогично цементному камню степенной характер, получаем:

/ 1 + 0,21 «7,,)

е..= А

1+ (УЩ)(11Уу) (£/Я)7ц

где у1 и и - эмпирические коэффициенты.

Согласно предложенной зависимости прочность бетэла прямо пропорциональна содержанию цемента, его степени гидратации и обратно пропорциональна количеству углерода и воды.

У бетэла, как у большинства композиционных материалов, при определенных значениях напряженности электрического поля закон Ома перестает соблюдаться. На нелинейность вольт-амперной характеристики бетэла могут оказывать влияние в общем случае большое число различных факторов, которые можно разделить на две группы. К первой группе относятся физические параметры электропроводной добавки, например характер ее электропроводности, высота потенциального барьера и т.п., ко второй группе - шютность и структура композиции, меняя которые можно в определенной степени управлять ее нелиней-

Таблица 3.9- Основные свойства бетэла

ностью. Так, при переходе от уплотнения бетэловой смеси на молотом коксе вибрацией к прессованию происходит уменьшение нелинейности вольт-амперной характеристики, которая еще более уменьшается при использовании в качестве электропроводной добавки сажи.

Температурный коэффициент сопротивления бетэла имеет отрицательное значение, при этом абсолютное значение его увеличивается с ростом удельного электрического сопротивления. Температурный коэффициент бетэла, изготовленного на коксе, находится в пределах (15-30) • 10"", на саже - (5-12) • 10"".

Из изложенного следует, что путем изменения исходного состава и технологии изготовления можно получать бетэл с широким диапазоном свойств, основные из которых приведены в табл. 3.9-

Работоспособность бетэла в качестве материала для мощных резисторов определяется его электрической прочностью (допустимой напряженностью электрического поля Е), и энергоемкостью W.

Электрическая прочность бетэла (см. рис. 2.7, а), характеризуемая вольт-секундными характеристиками, возрастает с ростом удельного электрического сопротивления и уменьшением длительности приложения напряжения.

Энергоемкость бетэла зависит от его структуры и теплофизических характеристик входящих в состав композиции компонентов и связана с интенсивностью тепловых процессов в его объеме, поэтому на кривых, описьшающих зависимость удельной энергоемкости от времени (джоуль-секундных характеристиках, см. рис. 2-7, б), наблюда-