Электропроводные бетоны на основе многокомпонентного смешанного вяжущего низкой водопотребности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

rv o-,

г— Cr.

о

Зсг

с.э ^ АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ г— ■ ГГ)

2- CVJ

На правах рукаш:си

Мслытксаа Наталья Еерпговгт

Эдстропреаодньге бетояы на основе мкегекгогпеняпкого

c\:e:t:c!!î!oro вяжущего ззвкай зодопатребиегта

Специальность: 01.04.10 - Фляка полупроведшигов идиэлгэтрихов

Автореферат

дг::£сртад!!я та еозкягзп:« ученой стеткй! кзядпзатэ теяапюав паук

Влагсзгнетгк -1997

Работа выполнена в Амурском государственном университете

Научный руководитель: чл.- корр. АТН РФ,

док-р техн. наук, проф. Н.С. Коспоков

Официальные оппоненты: док-р техн. наук кавд. техн. наук

Ведущая организация: Институт механизации н электрификации

седьасого хозяйства Дальневосточный научно-исследовательский проектио-технологнческнй

Защита состоится " 22*" 1997 г. в час.

на заседании Специализированного Совета Д 002.06.11 Президиума ДВО РАН при АмурКНИИ ДВО РАН по адресу: 675 ООО, г. Благовещенск, пер. Релочный 1. АмурКНИИ, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите к направить отзыв по адресу: 675000 г. Благовещенск, пер. Релочный 1. Амурский комплексный научно-нсследовательскнн институт ДВО РАН.

Автореферат разослан ",?/" ИШЭя.р 1997г.

Гордненко П.С. Мельниченко С.В.

Ученый секретарь

Специализированного совета .

канд.физ-мат.наук Л^Сгк/ Астапова Е.С.

Актуальность работы. Структурная перестройка топливно-энергетической отрасли является на сегсдияшшш день одним го приоритетных направлений энергетической пожтжн Российской Федерации. Постоянно увеличивается объем использования более совершенных и экономичных электронагревателей, автоматизация которых позволяет регулировать тсплопосту пленил, а следовательно, и мгпероканмат помещений.

Особенно перспективными п езязя с этом становятся ссзпсгсвные электропроводные бетоны (бегэлы), получаемые на основе доступных сырьевых материалов, конструкции из которых имеют низхугэ металлоемкость. Созданные в последние годы бегэлы на основе вяжущих низкой водопотребносш (ВНВ) открывают новые перспективы для получения качественного материала. Эта бетоны характеризуются более плотной структурой с равномерным н упорядоченным распределением по объему Еысоходисггерсной электропроводной составляющей, что определяет их высокие физшсо-мехапические и электрические свойства. Однако технология приготовления электропроводного композиционного зял^тцего (ЭКВ) по традиционной технологии ВНВ, путем совместного помола компонентов в присутствии порошкообразного супергиастифпкатора, вследствие частичной . блокировки частиц электропроводипка химической добавкой, -а также невозможности оптимизации гранулометрического состава смеси диэлектрика с проводником не позволяет максимально использовать потенциала вяжущего в электропроводных бетонах.

Данная работа посвящена технологии приготовления бетэла с улучшенными физико-механическими н электрическими свойствами на основе электропроводного композиционного вяжущего, получаемого путем раздельного приготовления компонентов оптимальной дггеперсиостн (ВНВ и технического углерода) с последующим пх механическим смешением.

Целью диссертационной работы является разработка технологии приготовления электропроводного композиционного вяжущего на основе ВНВ и электропроводного бетона для низкотемпературных нагревателей с улучшенными электрическими свойствами. Для достижения поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи:

• разработать технологию получения электропроводного композиционного вя-А-ушего с улучшенными электрическими свойствами путем раздельного приготовления компонентов с последующим их смешением;

• установить количественные зависимости основных физико-механических и электрических свойств электропроводного композиционного вяжущего от состава и технологических параметров приготовления:

• определить рациональные составы ЭКВ для низкотемпературных нагревателен с определенными условиями эксплуатации:

• исследовать структуру и состав новообразований электропроводного композиционного вяжущего;

• разработать рациональные составы электропроводного бетона на основе предлагаемого электропроводного композиционного вяжущего для низкотемпературных нагревателей:

• установить зависимости физико-механических и электрических свойств бётэла от технологических факторов (состава вяжущего и бетона, В/Т отишгнм и условий твердения);

• исследовать устойчивость структуры и свойств электропроводного бетона, подвергаемого длительному воздействию переменного электрического тока и температуры.

Научная новизна:

• сформулирована и экспериментально подтверждена возможность изготовления бетэловых низкотемпературных нагревателей с улучшенными электрическими свойствами на основе электропроводного композиционного вяжущего (ЭКВ), получаемого путем механического смешения раздельно приготавливаемых ВНВ и электропроводной составляющей;

« установлены количественные зависимости физико-механических и электрических свойств ЭКВ от состава (соотношений между компонентами вяжущего, количества используемой добавки суперпластпфихатора С-3 п составе ВНВ) и технологических параметров приготовления вяжущего;

• определено влияние технологических параметров и электрического тока на структуру, состав новообразований и свойства электропроводного композиционного вяжущего;

• установлено влияние технологических фазегоров (состава вяжущего п бетона, В/Т отношения и условий твердения). на основные физико-мехапнческне и электрические свойства бетэла ш разработанного электропроводного композиционного вяжущего.

Практическая значимость работы:

» предложена раздельная технология получения электропроводного композиционного вяжущего с улучшенными электрическими свойствами путем механического смешения отдельно приготовленных компонентой (ВНВ и электропроводной составляющей);

в получены количественные зависимости свойств ЭКВ от состава технологических параметров приготовления, определены рациональные составы вяжущего для изготовления электропроводных бетонов с физико-механическими и электрическими свойствами;

• определены количественные зависимости физико-механических и электрических характеристик бетэла на основе разработанного

б

электропроводного композиционного вяжущего от состава и технологии приготовления;

« предложены рациональные составы бетэлов с улучшенными электрическими свойствами для низкотемпературных нагревателей, изготавливаемых по традиционной технологии;

• полученные результаты исследований позволяют изготавливать нткотемпературные бетонные электронагреватели с улучшенными флзнхо-механическими и электрическими свойствами для зданий и сооружений различного функционального назначения.

На защиту выносятся:

в теоретическое обоснован!:« и эксперт^нтальног подтверждение возможности изготовления бетзлопы.х низкотемпературных на1-ревателей с улучшенными электрическими свойствами на основе электропроводного композиционного вяжущего (ЭКВ), получаемого путем механического смешения раздельно приготашшваелшх компонентов;

« результаты исследований по влиянию состава (соотношений ме-/кду. компонентами вяжущего, количества игпользуемой добавки суперпластификатора С-3 в составе ВНВ) и технологических параметров приготовления ЭКВ на его фгаихо-мгхатгческие и электрические свойства;

« результаты исследований влияния технологических параметров и электрического тока на структуру, состав новообразований и свойства электропроводного композиционного вяжущего, приготавливаемого по раздельной технологии;

• установление зависимости основных . физико-механических и электрических свойств бетэла от технологических факторов (состава вяжущего и бетона, В/Т отношения « условий твердения).

Апиоблипя результатов исследований:

Результаты проведенных исследований докладывались на: научно-технических конференциях в Амурском государственном университете (АмГУ) /1995 - 1997 г.г7; на IV Международной шхоле-снмпозауме

"Физика и химия твердого тела" (г. Благовещенск, 1994г.); на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (г.Мосхве, 1995 г.).

По результатам исследований опублшсовано 5 печатных работ.

Структура п объем работы:

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, приложения и списка используемой литературы, включающего 140 наименовании. Основная часть работы изложена на 152 страницах машинописного текста, содершгг 22 таблицы и 27 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе сделан сравшггелмшй анализ п показаны преимущества бетонных панельных нагревателен над традиционными чугунными радиаторами. Проведен анаши современных достижений и теоретических основ получения электропроводных Сетонов (бетэлов). Он показал, что совершенствование качества Сетзла заключает«! прежде всего в прнменеипн новых технологий, позволяют!« повысить технологичность производства и воспроизводимость свойств .материала. Технология должна основываться на снижении водопотрсбности бетонной смеси и получении бетэла плотной структуры с однородным равномерны:,! распределением компонентов по объему, обеспечивающим образованна непрерывных цепочек из частиц электропроводящей составляющей.

Разработанные в последние годы вяжущие низкой водопотребности открывают широкие перспективы для получения бетэлов па их основе. Наиболее эффективной добавкой Для ВНВ является суперпластификатор С-5, являющийся продуктом конденсации на^лгалннсулъфокислоты и формальдегида с добавками лпгносульфонатов и сульфата кальция. .

Проведенный обзор теоретических основ получения бетзлов на ВНВ позволил предположить, что приготовление. «яектропроводного композиционного вяжущего (ЭКВ) должно осуществляться путем раздельного приготовления - ВНВ и электропроводящей компоненты с последующ!!« их механическим перемешиванием. Это позволит получать

структуру ЭКВ с оптимальным гранулометрическим соотношением частиц диэлектрика с электропроводящим компонентом, избежать излишней блокировки проводящей составляющей частицами суперпластификатора при помоле, а в последующем и при гидратации вяжущего. Таким образом, предлагается обеспечить получение бетэла с необходимыми электрическими свойствами.

Во второй главе предлагается схема расчета, позволяющая определить необходимые электро- и теплотехнические характеристики материалов при работе конструкции заданных размеров в определенных температурных условиях.

Расчет электрических н теплотехнических свойств бетонов для низкотемпературных нагревателей проводили 'для стационарного теплового процесса. Температура поверхности нагревателя рассматривалась в диапазоне от 30 °С до 60 °С с шагом в 10 °С, температура воздуха помещения от 16 до 22 °С с шагом в 2 сС. В расчете принято, что на нагреватель заданных размеров с симметричным расположением электродов сверху и снизу элемента подается электрический ток с переменным напряжением 220 В.

В процессе расчета было установлено, что эффективность работы нагревателя зависот от его геометрических размеров и температурных условий эксплуатации.

Удельные энергозатраты, необходимые для нагрева конструкции, рассчитывались по формуле, получаемой при решении дифференциального уравнения теплопроводности при наличии внутренних источников тепла:

Ч = Ос • 1«) (1)

где q - удельная мощность источника тепла, Вт/м3; ^ и 1ж - температура на поверхности нагревателя и температура воздуха, °С;

а - коэффициент теплоотдачи от поверхности нагревателя к окружающей среде, ВтУм2 °С;

25 - толщина нагревателя, м.

Удельная электропроводность, необходимая для . обеспечения определенного температурного режима работы конструкции, находилась с учетом значений полученных удельных затрат на нагрев по формуле: Ч - •/• Е: (2)

гДе У ■ удельная электропроводность, См/м; Е - напряженность переменного электрического поля, В/м. Выбор материала по теплотехническим свойствам оценивали для четырех видов бетона, отличающихся видом применяемого заполнителя (коэффициентом теплопроводности), по характеру распределения температурного поля по толщине нагревателя.

1„ = 1ж + Ч(5~Л)(1 + 2Х/5) (3)

где ^ - температура н центре нагревателя, СС;

• коэффициент теплопроводности, Вт/м °С. Из полученных результатов расчета следует, что при горизонтальном положении нагревателя, энергозатрата на нагрев ниже, чем при вертикальном в 1,5 раз, а коэффициент теплоотдачи при минимальной разнице температур между поверхностью бетэла и воздуха помещения иа 8 °С в 1,32 раза, при максимальной разнице температур на 44 "С в 1,50 раз.

Энергозатраты иа нагрев обогревателя также снижаются с уменьшением площади теплоотдачи нагревателя. Так, для горизонтального элемента с размерами 1x5 м коэффициент теплоотдачи ниже, ".ем для горизонтального с размерами 2x2 м, соотостствсино при разнице температур между поверхностью бетэла и воздуха помещения на 8 "С п 1.66 раза при разнице температур па 44 "С в 1,92 раза, при этом энергозатраты, идущие па нагрев, уменьшаются в ¡,63 раз. С уменьшением толщины нагревателя удельные энергозатраты на обогрев увеличиваются дтя пеох рассматрнпаеммх условии. Так, удельные энергозатраты элемента то.зщшюп 0,1 м выше, чем для элемента толщиной 0,07 м в ! ,43 раза.

Тегшогехшшескне свойства определяются: размерами к коэффициентом теплоотдачи нагревателя, а также коэффициентом теплопроводности материала. Расчетом установлено, что наилучшими тешюпротехническнмн' свойства;,»! обладает бетон с коэффициентом теплопроводности 1=1,51 Вт/(М'СС), так как он характеризуется минимальными температурными градиентами, возникающими в толщине нагревателя. Указанные свойства характерны дчя мелкозернистого Сетона на кварцевом песке. .

В третьей гладе : представлена краткая характеристика использованных материалов, а также приведены примененные в работе методики исследований.

Для приготовления ЭКВ н бетонов на его основе использовались: портландцемент М400 Теплоозерского завода (С^Л. - 4...5 %), технический углерод с удельным сопротивлением 300 Ом-м, химическая добавка -суператаетифнкатор С-3 Новомосковского ПО "Оргсинтез".

В четвертой главе,; рассматриваются вопросы технологии приготовления ЭКВ для шпкотемпературных нагревателей на основе вяжущих низхой водопотребности, проводится оптнмшация составов ЗКВ, исследуется структура и состав новообразаний затвердевшего ЭКВ, оценивается устойчивость материала к длительному воздействию электрического и теплового полей.

Первоначально было проведено сравнение свойств электропроводных композиционных вяжущих на основе ВКВ, приготавливаемых по разный технологическим схемам. В эксперименте использовались ВНВ 100 с удельной поверхностью 550...570 м2/кг, содержащее 1,5 % су пер пластификатора С-3 от массы портландцемента н технического углерод с удельной поверхностью 1150...1200 м2/кг. Согласно ранее проводимых многочисленных исследований прш£ятое соотношение удельных поверхностей диэлектрика (ВНВ 100) и элехтропроводника (технического углерода) должно способствовать получению оптимальной структуры электропроводящего материала.

Для получения ЭКВ1 яо общепринятой схеме производился кратковременный домол компонентов зяяущего ВНВ 100 и различного количества технического углерода в шаровоЯ лабораторной мельнице. При этом суммарное увеличение удглшой поверхности компонентов вяжущего не превышало 10м2/кг.

Для получения смешанного многокомпонентного, вяжущего ЭКВ2 осуществлялось механическое смешение аналогичных композитов до получения однородной смеси.

Из полученных результатов нсследоваинй (таблица'1.0 следует, что совместный помол компонентов ЭКВ1 в присутствии порошкообразного суперлластифщ-сатора С-3 способствует получению вяжущего пошюкслиой водопотребпоеги, на основе которого • может. бьпъ'• получен. цементный камень повышенной прочности. Однако при этом : происходит ' глисрокапсулирозакие поверхности зерен ' псрт.чгвдцемг:пга частепамк технического углерода п сул^рлластнфикатора С-3. Это приведет к укрупнгп:по исходных размеров зерен 'портландцемента н не позволяет получить электропроводный гюхфяая с оптимальней структурой. Кроме того наблюдается изоляция частиц тгхпгпепгого углерода - молекула;.«! супсрпзмтофкккгор» С-3, зсжякгоио чего происходит снижение удельной элсзоропрозоднсстн затвердевшего материала. Для улучжешк структуры и повышения электропроводности мзтср];аяя ■Зребустся дополнительное количество проводящего кемпокгзгга. '

Электропроводное скещезагог вяжущее' ЭКВ2 вследствие высокой удельной поверхности техшиеяеого углерода, ке • покрыт го частицами суиерпяасгиф:псатора, имеет повыгпеную водопозргбкость и,'•'•как следствие, пониженную прстеостъ, по сревисшзо с ЭКВ1. Однако неизолированное цепочечное распределение технического углерода по обгему материала обеспечивает ему повышенную эл-гхтропроврозодеостъ (а 1,5 ... 2 раза по ерзалсшгя» с ЭКВ1).

Характеристики ЭКВ, приготавливаемых по различным технологиям

Таблица 1.1

Условное обозначение вяжущего Содержание технического углерода , % Нормальная гусгота вяжущего, % Предел прочности при сжатии, МПа : Удельная электропроводность, См/м

1. Совместный помол компонентов вяжущего

ЭКВ 1-30 30 33 30.5 1,1-Ю-з

ЭКВ 1-40 40 37 18,3 | 1.5-10 =

ЭКВ 1-50 50 47 16,5 | 4,7-10-

2. Механическое смешение компонентов вяжущего

ЭКВ2-30 30 37 22,1 6.4-10-'

ЭКВ2-40 40 40 ! 6,5 3,9-10-2

ЭКВЗ-50 50 \ 52 14,2 6.8-10-г

Исходя нз полученных результатов исследовании, предложена раздельная технология приготовления электропроводного композиционного вяжущего, включающая: помол портландцемента в присутствии добавки супериластнфикатора С-3 до оптимальной, удельной поверхности, отдельный помол электропроводной составляющей до необходимой удельной поверхности и сухое механическое смешение составляющих ЭКВ до получения однородной смеси.

Для определения оптимальных параметров ЭКВ использован метод математического планирования эксперимента. В результате статистической обработки результатов трехфакторкого эксперимента с помощью статистического пакета "БТЛТОКАР", выполненого по. матрице плана Бокса-Бекнна, получены функциональные зависимости основных фнзнко-механических н электрических свойств ЭКВ (нормальной густоты, электропроводности, прочности композиции до пропускания и после воздействия электрического тока, а также прочность в возрасте 28 с)ток при твердении в воде) от назначенных переменных факторов: удельной

поверхности ВИВ, количеств супсрпластифпкатора С-3 и содержания технического углерода в составе смешенного вяжущего. Технический углерод размалывали до предельно допустимой величины удельной поверхности 1150...1200 ,м:/кг, свыше которой наблюдалась активная агрегация частиц. Интервалы варьирования удельной поверхности ВНВ и количества вводимого при помоле порошкообразного суперпластификатора С-3 принимались с учетом оптимальных значений, определенных ранее проводимыми исследованиями.

Анализ полученных уравнений регрессии позволил установить следующие рациональные составы ЭКВ для бетэловых низкотемпературных нагревателей:

• содержание технического углерода с удельной поверхностью 1 150...1200 м-/кг - 25.-.40 %;

» удельная поверхность BIIB - 550...600 м2/кг,

» количество супсрпластифпкатора С-3 в составе ВНВ -1,5...2,0 % .

При этом рекомендуемые составы ЭКВ характеризуются следующими показателями свойств:

• нормальная густота - 33...25 %;

• предел прочности при сжапш композиции, твердевшей в воде в течение 2S суток - 32,0...17,5 МПа.;

• предел прочности при сжатии после пропаривашш по режиму (2+3+3) часа при температуре изотермической выдержки 65 °С до воздействия электрического тока - 27,5...14,2 МПа;

» предел прочности при сжатии композиции, после проиаривания подвергавшейся действию электрического тока -26,0...13,5 МПа;

• удельная электропроводность затвердевшего материала -4,5-10-3...2,5-10-'См/м;

Исследование структуры и состава новообразований, а также устойчивости структуры к воздействию эксплуатационных условий, проводилось на образцах, изготовленных нз теста стандартной консистенции на ВНВ, портландцементе, смешенном ЭКВ, и композиции из рядового портландцемента и технического углерода.

Комплекс исследований, • вьгаолнеяых с помощью рентгеинофазового, термографического и электронно-микроскопического анализов, позволил установить, что продукты гидратации ЭКВ аналогичны продуктам гидратации рядового портландцемента и практически не отличаются от продуктов гидратации ВНВ. Обнаружено, что в электропроводных композициях на ВНВ наблюдается количественное преобладание мелкокристаллических, низкорсиобных соединений. Воздействие электрического тока не оказывает существенного влияния на структуру,. состав новообразований и свойства -цементного камня из ЭКВ. Аналогичные исследования электропроводных' композиций на основе рядового портландцемента показали недостаточную устойчивость рассматриваемой структуры к воздействию электрического, тока.

Таким образом, предлагаемая технология получения ЭКВ позволяет получить материал с высокими и стабильными физико-механическими и электрическими свойствами.

В питой главе на основе разработанного ЭКВ рлечетно-зкепериментадышм методам были разработаны составы мелкозернистых бетонов для низкотемпературных нагревателей (таблица 1.2). Использование ЭКВ на основе вяжущего шпкой водопотрсбиооп по сравнению с аналигичнымн составами на рядовом портландцементе позволяет снизить водопотребность, повысить подвижность и плотность-бетонных смесей. При этом отмечено снижение норисюстн, повышение прочности и электропроводности затвердев/него материала. что предопределяет его высокую сто икот, в эксплуатационных условиях. Достигнутый уровень показателей физнко-мсхзиичсских и электрических

Физико-механические и электрические характеристики изучаемых бетэлов

Таблица 1.2

Шифр вяжу- ¡даго В;г,кП в/г • Рло шыв конуса, мм Удаыыя эдаоро-ироводносп. пось: ттропар: тайн, СмМ 1 Трети прочност ПрНСКПИИ ПОСЛЕ лропарнза-ння.МПа Удоьа-л атзоро-лрсводз гость посж тгерзакив Претят | прочгюсш | ПрИСЖПШ ! ПОСТЕ ТВер/Е№!ЯВ во;&МПз

ВНВ100 1:1 0,095 110 — 93,4 — 106£

ЛЦ100 1:1 ; 0.140 ИЗ | — 56,2 — 56,4

ЗКВ2-25 1Г 1:1 ? 0.145 115 05.. .1,1- 1а5 50,0 1д...13-1а3 52

ЭКВ2-30 ( | | 1:1 |аш ИЗ 1 37.5 гд.дз-ю3 39

ЭКВ2-401 ! 1:1 1 0.1751 111 1 2.0...22-КГ ! 25 'го...22- кг2 27

ЭПЦ-30 | ; 1:1 0,1901 111 0,7... 0,9 КГ5 235 од.л,на3 26

свойств указывает на то, что электропроводный бетон на многокомпонентном смешенном ЭКВ может быть рекомендован для пре;аводстгва низкотемпературных нагревателей.

Проведенный в второй главе теоретический расчет показал, что , наилучшими теплотехническими свойствами обладают мелкозернистый бетон на кварцевом песке. Исследование влияния количества заполнителя .' на основные характеристики электропроводных бетонов проводилось на составах с отношением вяжущего к песку: 1 : 0,5; 1:1; 1:2; 1 : 3 и 1 : 4. В проводимых исследованиях использовалось электропроводное композиционное вя'.кущее, приготовленное на основе ВНВ 100, с содержанием технического углерода 40, 30 и 25% от массы вяжущего (соответственно составы - ЭКВ2-40, ЭКВ2-30 и ЭКВ2-25). В качестве эталона рассматривался электропроводный бетон на основе рядового портландцемента с 30 % технического углерода (ЭПЦ-30).

В результате проведенных исследований было установлено, что наилучшие показатели свойств шнот бетэлы с отношением вяжущего к нсску 1 : 1 (таблица 1.2). Замена рядового портландцемента на разработанное ЭКВ в составе мелкозернистого бетона позволяет повысить его прочность на 50...60 %, а электропроводность в 3,1...3,7 раза. Наиболее высокий показатель элекгропроводносги отмечен у бетэла на ЭКВ содержащего 30 % технического углерода. Увеличение доли высокодиспресного технического углерода в составе вяжущего влечет за собой повышение водопотребиости бетонной смеси, увеличение пористости цементного камня и, как следствие, снижение прочности и электропроводности бетэла.

Исследованиями по влиянию количества воды затворения на физико-механические и электрические свойства бетэла на различных видах вяжущих позволено, что кривые зависимости свойств бетона на ЭКВ от принимаемых В Л' отношений имеют ярко выраженный экстремальный характер. Максимальные показатели свойств па исследуемых составах бетонов наблюдается для ЭКВ2-30 при В/Г отношении - 0,175, для ЭКВ2-Ш - 0,20. Для состава бетона на рядовом портландцементе Э1Щ-30 указанные максимумы имеют слабовыражепный характер и соответствуют .принятому В/Т отношению - 0,22. Полученные зависимости. , свидетельствуют о наличии оптимальных подвнжноеген рассматриваемых бетонных смесей для получения наиболее плотных структур материала при . принятых способах формования изделий. Уменьшение количества воды в составе бетонных смесей приводит к неравномерному распределению .частиц по обьему и способе! пуст пиккеншо прочности и электропроводности бетона. Увеличение количестиа воды затвора шя приводит к 'раздвижке зерен материала, что также отрицаюлию сказывается па прочности нх'к'клронроиодпостн без зла.

Для состаков бетонов опгпмальнон структуры угтлловлено, что прочность пропаренною бетэла на 'ЖШ-30 выше. чем на \)ПИ-3<1 т. 1,8 раз. Прочность бетона на 'ЖШ-30, твердейте! о в воде, млие, чем на

ЭПЦ-30 в 2 раза. Удельная электропроводность бетэла на ЭКВ2-30 - 5-10-3 См/м. бетэла па ЭГ1Ц-30 - МО'3 См/м. Замена электропроводного вяжущего ЭКВ2-30 на ЭКВ2-40 в составе бетэла позволяет повысить прочность пропаренного бетона в 1,2, бетона, твердевшего в стандартных условиях, в 1,4 раза.

Для оценки пористости бетэлов оптимальных структур бьи использован метод дискретного взвешивания бетонных образцов при их водонасышетшн в стандартных условиях. Этими исследованиями установлено, что бетэл на разработанном ЭКВ имеет мелкопористую структуру. Так, объемное водопоглащение бетона на ЭКВ2-30 составило 21.9%, на ЭКВ2- 40 • 26,6 %, а на ЭПЦ- 30 - 31,1 %, что связано с количеством поды затьорешш.

В работе также исследовалось воздействие электрического и теплового полей на изменение свойств электропроводного бетона. При пропускании через образцы переменного электрического тока в течение 120 часов снижение прочносш бетэла на ЭПЦ-30 составило - 9 %, электропроводности - 14 °'о, для ЭКВ2- 30 и ЭКВ2- 40 соответственно 0,5 % и 1...2 °о. Влияние теплового поля па изменение свойств бетона оценивалось пут^м ипгрева аналогичных образцов до 90 "С в течение трех часов и последующего охлаждения до комнатной температуры. Образцы бетона подвергались 10 циклам теплового воздействия непрерывно. При этом было зарегистрировано снижение прочности для бетэла на ЭПЦ30 -6 0о, электропроводности - 9 %. Для бетонов на ЭКВ2-30 и ЭКВ2-40 снижение прочности составило лишь 1,5.^.2,5 %, снижение электропроводности не обнаружено.

При изучении вольт-амперных характеристик было установлено, что повышение напряженности электрического поля с 2,2 В/м (35,4В на 16 см) до 1562,5 В/м (250 В на 16 см) вызывает повышение удельной электропроводности материалов. Для состава ЭКВ2-40 - с 2-10"" до 5,5-10'г; для состава ЭКВ2-30 - с 4,8-Ю"3 до 6,5-10'3; для состава ЭПЦ 30 -

IS

с 1-Ю"3 до 2,4-Ю"3 См/л1. При этом наибольшее снижение прочности на 15 % и удельной элемропроводности на 28 % отмечено для бетзла на портландцементе. Для бетзла ЭКВ2-40 снижение прочности составило -4,5 %, удельной электропроводности - 2,8 %.' Для бетэла ЭКВ2-30 соответственно 3,5 и 1,5 %.

Эффективность применения бетэла на разработанном ЭКВ для низкотемпературных нагревателен подтверждена его

полупроизводственнымн испытаниями, проведенными осенью 1997 г. совместно со строительно;'! компанией "HOME MASTER" (г. Благовещенск).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено создание электропроводного -композиционного вяжущего для низкотемпературных- нагревателей с улучшенными электрическими свойствами,

2. Обоснована технология получения ЭКВ. С помощью многофакторного эксперимента определены 'математические зависимости физико-механических и электрических свойств ЭКВ от состава н технологических параметров приготовления.

3. Комплексными исследованиями структуры цементного *самнт разработанного ЭКВ установлено, что фазовый состав новообразований качественно не отличается от фазового состава новообразований электропроводного вяжущего аналогичных составов на рядовом портландцементе. Однако, структура цементного камня на ЭКВ низкой водопотребноети является мелкокристаллической с Солее плотной упаковкой новообразований, пониженной пористостью, 'по и определяет ее устойчивость в эксплуатационных условиях.

4. Полученные зависим ост физико-механических и электрических спойпз электропроводного бетона от технологических фаг-ггоров позволили усзанойигь ею оптимальный состав: отношение вяжущего к заполнителю 1:1, рекомендуемое содержание

электропроводящего компонента в составе вяжущего 25...40 %. Оптимальное В/Г отношение назначается по наибольшему значению плотности бетонной смеси при принятом способе формования изделия.

5. Разработанный мелкозернистый бетон для низкотемпературных нагревателей на смешанном ЭКВ обладает повышенной устойчивостью структуры и характеризуется неизменностью свойств к воздействию электрического н теплового полей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мельникова Н.Б. О возможности использования сырья Чалганопского месторождения для производства электротехнического фарфора // Физика и химия твердого тела: Сб. докл. IV Международной школм-снмпозпум. - Благовещенск, 1094. - с. 95-98.

2. Мельникова Н.Б., Петров А.Р., Коспоков Н.С. Определение требовании к электрофизическим свойствам бетонов доя теплых стен и полов // Новые материалы и технологии / Композиционные, керамические, порошковые материалы и покрытия: Тез. докл. Российская научно-техническая конференция. - М.: 1995. - с.4б.

3. Коспоков Н.С., Петров А.Р., Мельникова Н.Б. Разработка технологии изготовления изделий из электроизоляционных Сетонов // Отчет по научно-исследовательской работе,- Благовещенск, 1996.

4. Мелкозернистый бетой для электроотопительных конструкций // Информационный лист ЛЬ 28-96. Серия Р 67.15

5. Коспоков Н.С., Мельникова Н.Б. Дополнительный обогрев жилых помещений бетэловыми нагревателями, приготавливаемыми из перспективного вяжущего //Физика, химия, астрономия: Вестник Амурского научного центра. - Серия 2. - Благовещенск, 1997. - с. 6-13.

Xjг<". .::. л. 1,1

T.-.OZ.Z LLC С-.ПЗ " Ij>5

^есспряг ПЛ.; л Ï0