Электрофизические свойства строительных материалов. Радиационная стойкость

Электрофизические свойства. Одним из основных электрофизических свойств материалов является их электропроводность—способность проводить электрический ток. Измеряют электропроводность отношением плотности тока к напряженности электрического поля (удельная объемная электропроводность). Этот показатель для электропроводных материалов равен 104— 106 Ом-1-см"', полупроводников Ю-10 — 104, электроизоляционных материалов менее 10~10 Ом-1 •см-1. Для проводников и полупроводников характерна электронная проводимость, для различных видов электроизоляторов (диэлектриков) — в основном

ионная. Характерные твердые электропроводные материалы — металлы и их сплавы, электроизоляционные — керамика, стекло, слюда, асбест. Свойством, обратным электропроводности, является электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление материалов зависит от их минерального и химического состава, структуры, влажности, давления и температуры. Например, оксиды ЭЮг, МдО, А120з повышают электрическое сопротивление, а оксиды Ыа20, КгО, Ре20, ИеО понижают его.

Способность электроизоляционных материалов сохранять высокое электрическое сопротивление в электрических полях большой напряженности называется электрической прочностью. Она определяется напряженностью электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика, т. е. происходит резкое увеличение его электропроводности до уровня, близкого к электропроводности металла.

Радиационная стойкость — это стойкость материалов по отношению к действию ионизирующего излучения. Она должна учитываться при возведении ряда конструкций, применяемых при строительстве атомных электростанций, предприятий по производству изотопов и др. Из всех известных эксплуатационных факторов, воздействующих на материалы, облучение является наиболее сильным. Степень и глубина качественных изменений материалов зависит от дозы облучения. Основными параметрами ионизирующего излучения являются плотность потока частиц или квантов и их энергия.

Ионизирующее излучение может быть обусловлено заряженными частицами — электронами, протонами, мезонами и др., гамма-излучением и нейтронами. В реальных условиях материалы эксплуатируются при комплексном воздействии излучения различных видов. При взаимодействии ионизирующего излучения с материалом возможны разрыв химических связей, образование свободных радикалов и ионов, смещение атомов из равновесного положения в кристаллической решетке. Передача энергии излучения материалу может приводить к нагреву его до высоких температур и оплавлению, переходу из кристаллического состояния в аморфное.

Возникающие радиационные дефекты структуры материалов при их облучении приводят к развитию в материалах внутренних напряжений и деформаций, образованию трещин и в конечном счете к разрушению. Изменяются также упругие характеристики, температурная деформативность, теплопроводность, плотность и другие свойства.

Радиационная стойкость материалов зависит от их состава и структуры. Например, радиационная стойкость горных пород и других каменных материалов возрастает по мере увеличения содержания в них аморфной фазы и уменьшения размера кристаллов. Для бетонов и растворов положительное значение имеет увеличение объема цементного камня, уменьшение крупности заполнителя.