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耐火浇注料厂家讲述超低水泥耐火浇注料的物理化学性能你知道吗?

文章出处:未知 人气: 发表时间:2020-09-02 16:47
耐火浇注料厂家讲述超低水泥耐火浇注料的物理化学性能你知道吗?
超低水泥耐火浇注料的物理化学是CaO含量为1.0%~0.2%的、由水泥结合的不定形耐火材料。超低水泥耐火浇注料存在的主要问题难点是脱模时间长、干燥强度低、烧后强度过高。目前,已解决这些技术问题。但是,超低水泥耐火浇注料,或因需要使用特殊原料,或因原料成本较高,或容易受到施工条件的影响,目前暂未在水泥行业得到广泛应用。
1、提高施工性能
一般情况下,超低水泥耐火浇注料的110℃干燥抗折强度只有1~5MPa,110℃耐压强度也只有7~30MPa,而且凝结时间长、硬化速率慢、冬季施工性能差,满足不了水泥企业的施工需求。为解决这些问题,除常规手段外,还需使用特殊的铝酸盐水泥或使用硅溶胶作为辅助结合剂。
通常,铝酸盐水泥的平均粒径在20um以上。如果降低水泥掺量,水泥颗粒之间的间距就会增大。由于水泥粒子的随机分布,浇注料中就会出现一些没有水泥的局部区域。这些区域作为薄弱环节,影响耐火浇注料的强度。因此,为提高超低水泥耐火浇注料的强度就需要使用超细铝酸盐水泥。
中国建筑材料科学研究总院发明了“超低温制备活性合成耐火原料的工艺”(授权专利号ZL01118014.5),其要点是利用KCI为矿化剂在900~1100℃的温度下合成铝酸钙矿物,然后在1150~1250℃下使矿化剂充分挥发,制得高纯、高活性的合成铝酸盐耐火水泥。
合成铝酸钙水泥的粒径为2~4um,且几乎没有杂质,合成物中的主要成分为铝酸一钙(CA),还含有少量铝酸二钙(CA2)和七铝酸十二钙(C12A,)。由此,成功制得了超细、活性的铝酸钙水泥,使用这种水泥就不难制出凝结、硬化正常,干燥强度合格的超低水泥浇注料。
另外一种办法就是以SiO2含量10%~25%的硅溶胶或稀释硅溶胶代替水成型。如果合理使用化学外加剂,就可以解决硅溶胶急凝以及水泥、微粉分散的问题,也就可以使用市售纯铝酸钙水泥制备出合乎要求的超低水泥耐火浇注料。
2、提高烧后性能
另外一个问题就是受热后超低水泥耐火浇注料的强度增加很快。过高的强度说明发生了过致密化或“瓷化”,材料的抗热震性可能受到影响。
 超低水泥耐火浇注料
如上图中,标号Lc后的阿拉伯数字是掺入纯铝酸钙水泥的百分含量。以使用A12O3含量为80%的水泥为好,加1%的水泥引入0.2%的CaO;加2%的水泥引入0.4%的CaO;以此类推,加入5%的水泥引入1.0%的CaO。从图可知,超低水泥浇注料的烧后强度增长很快。特别是经1000~1200℃烧后,水泥掺量很低的Lc-1、Lc-2强度迅速增长。
抗热震因子RN中,强度的平方为分母的因子。因此,强度的增高将导致R迅速地减小:
 超低水泥耐火浇注料
R的物理意义是材料的断裂能和弹性比能的比值。R高,材料破坏前贮备的弹性能对断裂能的比值也高。一旦破坏发生,材料释放出的能量远大于裂纹扩展消耗的能量,裂纹的扩展很难得到抑制,极易发生灾难性断裂。因此,过高的强度不利于抗热震性。
由于水泥掺量很少,超低水泥浇注料必须依靠使用高效化学外加剂、大量添加硅灰等微粉才能保证干燥强度指标。首先,水泥中的主要矿物CA和少量的C12A,和硅灰反应,形成CAS2和少量CS。其次,CAS2、CS利残余的硅灰形成低熔物。由于CAS2-CS-SiO2和液相的共存点只有1170℃,水泥-硅灰系低熔物产生强烈的烧结作用。接着,AI2O3微粉熔解在低温液相中氧化铝、氧化硅含量达到饱和浓度以后,从液相中析出莫来石。由于CAS2SiO2-A3S2和液相的共存点为1345℃,浇注料的性能得到改善。最后,游离SiO2被消耗完毕,矿物组成达到了平衡态,CAS2-A3S2-A12O3系和液相的共存点为1512℃,浇注料才具有良好的耐火性能。
由此可见,超低水泥耐火浇注料烧后强度过高,完全由与游离SiO2平衡的低熔点中间液相引起。如果加快氧化铝微粉的熔解,并提供莫来石晶核或添加蓝晶石,就能迅速回吸游离二氧化硅,解决超低水泥烧后强度过高的问题。例如,添加蓝晶石可以有效缓解超低水泥浇注料烧后强度过高的问题,如下图所示。
超低水泥耐火浇注料
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