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微硅粉是影响耐火浇注料性能的重要因素
- 2019-03-30 -

众所周知,微硅粉是耐火浇注料生产和使用中不可或缺的重要组成部分,微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中,掺入适量的硅灰,可起到如下作用:
  1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
  2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。
  3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。
  4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰,提高单次喷层厚度。
  5、是高强砼的必要成份,已有C150砼的工程应用。
  6、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提高耐久性。
  7、有效防止发生砼碱骨料反应。
  8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时,更易生成莫来石相,使其高温强度,抗热振性增强。9、具有极强的火山灰效应,拌合混凝土时,可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应,形成胶凝产物,填充水泥石结构,改善浆体的微观结构,提高硬化体的力学性能和耐久性。
  10、微硅粉为无定型球状颗粒,可以提高混凝土的流变性能。
  11、微硅粉的平均颗粒尺寸比较小,具有很好的填充效应,可以填充在水泥颗粒空隙之间,提高混凝土强度和耐久性。
 
  因此本文通过实验结论来解析微硅粉对耐火浇注料性能的影响。
  试块振动成型后,在室温下自然养护24h后脱模,经110℃×24h烘干处理后,于每个试块的预留圆孔中放入25g渣样(粒度≤3mm),进行1500℃×3h热处理,待试样自然冷却后,将试块沿圆孔中心线纵向剖开,测量侵蚀深度,以评价抗渣性的优劣。
  3.4 试验方法
  (1)依照上述基本配方a,保持硅灰4%不变,逐量掺加α-al2o3微粉:0、2、4、6、8、10,同时降低特级矾土粉用量,以保持粉料总量不变;
  (2)依照上述基本配方b,保持α-al2o3微粉4%不变,逐量掺加硅灰:0、2、4、6、8、10,同时降低特级矾土粉用量,以保持粉料总量不变;
  (3)依照上述基本配方c,α-al2o3微粉总量保持2%不变,详见p7表3.配方,作了6组试验;
  (4) 依照基本配方a及b,分别成型抗渣试块。
  4. 测试结果及讨论
  4.1 微粉掺量对加水量及成型性能的影响
  (1)α-al2o3微粉保持一定量不变,随硅灰掺量增加,用水量呈下降趋势
  图1.硅灰掺量对加水量的影响
  (2)硅灰保持一定量不变,随α-al2o3微粉掺量增加,用水量变化不大,即α-al2o3微粉对材料的成型性能影响不大
  图2. α-al2o3微粉对加水量的影响
  (3) 当仅用硅灰4%,不掺加α-al2o3微粉,加水量6%;当仅用α-al2o3微粉4%,不掺加硅灰,加水量9%;可见,硅灰的填充效果及减水性均好于α-al2o3微粉。
  (4)超微粉的填充效果不仅取决于它的细度,还与微粉的形状及活性有关。硅灰呈中空球状有活性,其作用优于α-al2o3微粉。
  (5)超微粉用量有个最佳值超微粉用量过少时,骨粉料间的空隙未填充满,水用量过大,体积密度小,显气孔率高;当超微粉用量过高时,填充空隙有余,剩余的超微粉需用水,且不密实,显气孔率也无变化;超微粉用量适宜时,掺加的超微粉将全部填充到浇注料的孔隙中而无不足或剩余,致使包覆的游离水释放出来,润湿颗粒的表面,使之具有良好的触变性。在浇注料振动成型时,由于内粘滞阻力和屈服应力的值较小,球型超微粉的运动摩擦力也小,因此浇注料具有良好的流动性。
  (6)硅灰的减水性能等虽然优于α-al2o3微粉,但由上可知,两种微粉配合使用效果更好。在本试验中硅灰加入量6%,α-al2o3微粉加入量2%,为最佳。
  4.2 超微粉用量对强度的影响
  (1)硅灰用量对强度的影响
  α-al2o3微粉掺量保持不变,随硅灰用量增加,烘干耐压强度显著提高
  图3.硅灰用量对烘干耐压强度的影响
  (2)α-al2o3微粉用量对强度的影响
  硅灰掺量保持不变,随α-al2o3微粉用量增加,烘干耐压强度呈下降趋势(见下页图4.)
  (3)当不加硅灰,只加α-al2o3微粉4%,烘干耐压强度为9.8mpa;当不加α-al2o3微粉,只加硅灰4%,烘干耐压强度为27.4mpa;可见,单独使用硅灰的效果优于单独使用α-al2o3微粉的效果。
  (4)两种微粉配合使用时,其用量有一个最佳值。应根据耐火骨料、粉料、水泥的品种、品级和用量,合理选择超微粉的品种及确定适当用量。同时,应注意选取相应的外加剂。
  图4.α-al2o3微粉用量对烘干耐压强度的影响
  4.3 α-al2o3微粉细度对材料性能的影响
  (1)烘后强度以第②组最高,第⑤组次之;烧后强度以第⑤组最高,第②组次之。
  (2)第⑤组,即不同细度的α-al2o3微粉复合使用,强度较高;如果只用一种α-al2o3微粉,可参照第②组采用细度为5μm的中细度粉。
  表3. α-al2o3微粉细度对材料性能的影响
  编 号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
  基本配方 c c c c c c
  α-al2o3微粉 (%) 细 2 0 0 1 10
  中 0 2 0 1 0 1
  粗 0 0 2 0 1 1
  耐压强度 (mpa) 110℃×24h 51.6 57.2 48.452.4 57.6 50.2
  1400℃×3h 29.6 27.6 28 20.8 34.820.0
  抗折强度 (mpa) 110℃×24h 8.19 9.47 4.684.09 6.66 4.68
  1400℃×3h 1.63 5.15 2.22 3.98 5.851.76
  注:细——细度为2μm的α-al2o3微粉
  中——细度为5μm的α-al2o3微粉
  粗——细度为800目的α-al2o3微粉
  4.4 超微粉对材料抗渣性能的影响
  (1)如果材料致密度较高,显气孔率较低,熔渣便不易渗入到耐火
  材料内部,其抗渣性能相应也会优良一些。我们知道,在配制低水泥系列浇注料时,只要超微粉使用得当,便可配制出相对致密的浇注料,可以提高其抗渣侵蚀性。因此,由基础配方a及b,做了若干组试验,以观察其对抗渣性的影响。
  (2)由试验可知,如果超微粉用量过高,会增加材料中游离石英的
  含量,致使其渣渗透深度显著增大,即导致了材料抗渣性的下降。
  (3)如果超微粉用量适宜(在本试验条件下,6~10%左右),材料
  纳米硅粉抗渣性最好。
  5. 结论
  (1) 两种微粉配合使用,材料性能较好;
  (2)单独使用一种微粉时,硅灰效果优于α-al2o3微粉;
  (3)当α-al2o3微粉用量一定时,增大硅灰,水用量显著降低。
  (4)本试验条件下,超微粉适宜用量:硅灰 6%,α-al2o3微粉2%,此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。