自流低水泥耐火浇注料的研究

自流低水泥耐火浇注料的研究摘要：本文简述了自流低水泥浇注料优于其他低水泥浇注料的流动特性，并通过正交设计的方法确定影响自流浇注料自流率的显著因素,分析了骨料颗粒级配、水泥加入量、sio2微粉和减水剂的加入量等因素与其性能的关系,实验结果表明骨料颗粒级配和sio2微粉是影响浇注料自流值和强度的最重要因素。减水剂的加入量在0.005%~0.02%范围内有最佳的自流值。关键词：自流低水泥浇注料；自流率；颗粒级配；力学强度aninvestigationintoself-flowingrefractorycastablesabstract:inthepaper,theflowcharacteristicofself-flowlow-cementcastablewasinvestigated,andtheobviousfactorswhichinfluencetheflowrateofself-flowcastablearedeterminatedbytheorthogonaldesigntechnique.therelationbetweenpropertyandcontrollingfactors,suchasparticlesizedistributionofaggregates、cementcontent、silicafume、waterreducingagent,etc.arestudied.theexperimentalresultsdemonstratedthattheparticlesizedistributionandtheadditionofsilicafumewerethemostimportantfactorswhichinfluenceonself-flowvalueandstrengthofcastable.theaddingwaterreducingagenthasabestrangewithin0.005%~0.02%.keyword:self-flowlow-cementcastable;fluidity；particlesizedistribution；dynamicsintensity中图分类号:tu5文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）一、绪论1.1定义不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料、结合剂或外加剂以一定比例组成的混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用。即该料是一种不经煅烧的新型耐火材料，其耐火度不低于1853k。1.2发展不定形耐火材料的历史较久，即有冶铁和炼铜等技术以来，就用不烧耐火材料。进入20世纪，特别是1918年法国首先烧成矾土水泥，开创了不定形耐火材料的新时代。在过去的30～40年，整体浇注料，特别是硅酸铝质整体浇注料的应用剧增。其中使用量大大提高的品种之一是低水泥浇注料。低水泥浇注料气孔率低，组织均匀，在低温至中温范围内强度高，由于引入的水泥和水较少，避免了过多的水泥及水所引起对性能的不利影响，使之具有高密度、低气孔、高强度、耐磨损、抗热震性能好、体积稳定性强等特点，并且因其含cao量低而提高了高温强度和抗腐蚀性，弥补了传统耐火浇注料的不足，其性能完全可以和烧成制品砖相媲美，它的出现促进了耐火浇注料的广泛应用[1]。低水泥浇注料由于需要振动浇注，其应用范围受到限制。随着低水泥浇注料的不断使用和超低水泥浇注料的研究、应用，安装施工工艺有了明显的进展。如果这类产品能改进为可以简单地浇注或流注而勿需振动，并且保持低水泥浇注料的原来性能，那么它们优点将更突出。物料必须同时具有自流性和粘聚性，这样方可使物料在施工时，不发生细物料偏析或液相与粗粒骨科分离。在不增加水泥或水的条件下获得这优点，对耐火工业来说是一个挑战。美欧日近几年在这方面做了大量的研究[2-6]，已开发出无振动低水泥浇注料——自流浇注料（self-flowcastable或free-flowcastable），并广泛成功地应用于许多地方。自流浇注料被誉为第四代浇注料[7]，是低水泥、超低水泥、无水泥浇注料的替代产品。在水泥行业、冶金行业、有色冶金工业中,如作为中间包的永久衬、高炉底面以下部位、二次冶炼cas-ob活动烟罩内衬、铸铁用槽式感应保温层、民用废品焚化炉炉衬等,则使用效果非常好。尤其适用于加热炉的炉顶、炉墙、水冷管包扎系统等薄壁衬及各种窑炉的热修补。由于自流型低水泥浇注品种全以及在施工上比低水泥浇注料具有很明显的优势，现在所有使用耐火材料的工业部门都在使用它[8]。1.3选题目的目前国内外自流浇注料一般所用原料为致密刚玉、板状刚玉等,成本较高,使用领域有限,国内这一技术起步不久。为推广自流浇注料这一新技术,降低生产成本,本文将采用高铝矾土为主要原料,试图从分析自流低水泥耐火浇注料的组成-结构-性能三者之间的关系着手，研究外加剂掺量、颗粒级配、用水量等因素对自流低水泥浇注料自流值、力学性能等的影响规律，用正交设计方法优选出基于高铝质熟料的自流低水泥浇注料的最佳配方。以期能适应我国现状,并能起到抛砖引玉之效。二、实验过程2.1实验方案配方采用四水平，四因素设计采用l16（45）正交表，见表1。表1因素与水平表其中q为粒度分布系数，si02和三聚磷酸钠都为占总量的百分比，聚羧酸盐为占水泥的百分比，水泥占总量的5%。2.2试验过程（1）试样的制备（2）试样的养护（3）线变化率的测定（4）强度测试三、试验结果分析讨论自流浇注料良好的流动性能并非是在低水泥浇注料的基础上通过简单地多加水而获得的。因为自流浇注料对加水量特别敏感，加水量不足、自流值太小，物料不能正常流动填充，气泡不能排出来；加水量过大，会引起骨料下沉，从而导致骨料与基质发生分离，并且水分过多会损害材料的密度和强度，以及耐侵蚀性能和耐磨性能等等。自流浇注料的自流特性主要取决于其粒度组成，在低水泥浇注料中，骨料比例较大，骨料之间有许多直接接触，这种接触阻碍了物料的流动性能，因而需要振动才能流动。与低水泥浇注料相比，自流浇注料含骨料较少，基质较多，这样骨料颗粒之间只有很少的直接接触，细粉与水形成连续的流体，从而物料其自身重力作用下，可自由流动。水泥加入量对浇注料自流率也有显著影响。铝酸钙水泥在水化形成水化产物的过程中需要适量的水分，在加水量相同时水泥加入量多必然减少自由水的数量而降低浇注料的自流率，但水泥加入量过少会影响浇注料低温下的强度，因此水泥的加入量以5%左右为宜。水泥的矿物组成也会对自流料的流动性产生一定的影响。比如纯铝酸钙水泥与矾土水泥作结合剂时，使用减水剂和分散剂的比例应作一定的调整。sio2微粉的加入量对浇注料的自流率也有影响，而对其强度的影响的显著程度超过纯铝酸钙盐水泥。由于sio2微粉在水化后表面形成了类似硅胶结构的si-oh键，并能在水中离解成si-o-和h+，其粒度处于形成胶体的范围，所以在水中容易形成具有双电荷层的胶团。当加入分散剂后，通过离子交换增大ζ电位，使胶团间斥力增大、流动性增大，因此加入sio2微粉会提高自流率。但sio2微粉水化增重率达10%，因而过多加入同样会减少自由水的数量而降低自流率。