Удельное электрическое сопротивление

Изменение во времени электрического сопротивления цементного теста с различным значением В/Ц на новороссийском портландцементе определяли известным методом «амперметр – вольтметр» в диэлектрической форме (рис.2.20) с внутренними размерами 100х100х60мм, текстолитовые перегородки которой (толщиной 5мм) заменяли металлическими пластинчатыми электродами. В форму укладывали и тщательно уплотняли приготовленное стандартным способом цементное тесто и подключали в электрическую цепь, состоящую из лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа), вольтметра, амперметра, выключателя и соединительных проводов. Периодически на электроды кратковременно (на время снятия показателей приборов) подавали переменный ток напряжением 24 В и регистрировали показание амперметра. Удельное электрическое сопротивление рассчитывали по формуле: ρ = U·S / I·L, ом·см,

где: U – напряжение в вольтах; S – площадь электродов (60 см²); I – сила тока в амперах; L – расстояние между электродами (10 см).

Анализируя построенные по экспериментальным данным кривые (рис.2.21), можно отметить следующее. Количество воды затворения оказывает значительное влияние на величину электрического сопротивления цементного теста – с увеличением В/Ц повышается проводимость цементной системы. В то же время данный фактор не влияет на качественный ход процесса, о чем свидетельствует идентичный характер кривых. В начальной стадии наблюдается снижение электрического сопротивления, связанного с насыщением жидкой фазы известью, а также формированием и развитием на межфазной границе двойного электрического слоя. Последний аспект приводит к упорядочиванию диполей в граничной и диффузной зонах, что усиливает эффект поверхностной проводимости [27, 297].

Рис.2.20. Диэлектрическая форма для определения кинетики

электросопротивления и ЭДС твердеющих цементных составов

Рис.2.21. Кинетика удельного электрического

сопротивления твердеющего цементного теста

Развитие сформировавшейся на границе раздела фаз энергетической структуры приводит к первому химическому взаимодействию цемента с водой (приблизительно через 90 мин с момента затворения), что связано с потреблением клинкерными зернами диполей, стяжением материала, повышением вследствие этого электрического сопротивления жидкой фазы. Дальнейший гидратационный процесс приводит к прогрессирующему увеличению показателя удельного электросопротивления.

Следует отметить, что удельное электрическое сопротивление твердеющей цементной системы является функцией многих факторов: химико-минералогического и вещественного составов вяжущего, количества жидкой среды, степени ее насыщения продуктами гидролиза цементных минералов, экзотерических явлений, динамики структурообразующих процессов, капиллярно-пористой структуры формирующегося материала и др. Все эти факторы находятся в непрерывном изменении, постоянной динамике. Причем действие многих из них имеет «обратную направленность». Насыщение жидкой фазы известью, например, снижает электрическое сопротивление, в то же время, «обезвоживание» межзернового пространства адсорбционным процессом и стадийным химическим связыванием молекул воды, самоуплотнение («самоорганизация») клинкерных зерен, появление и упрочнение межчастичных контактных зон, наоборот, способствуют повышению показателей данного свойства. Тем не менее, на кинетических кривых (особенно для состава с низким В/Ц) отчетливо просматриваются переломные точки через 90, 180 и 420 мин, свидетельствующих о происходящих в этих сроках изменениях в твердеющем материале. Последнее обстоятельство указывает на то, что данный показатель вполне может быть использован для контроля процесса и определения времени приложения технологических воздействий, в частности, вибрационных.