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为了提高浇注料的施工性能和高温性能, 对浇注料的基质微粉组成及结合体系进行了优化。 在优化浇注料中α-Al2O3 微粉、SiO2微粉组合的基础上,研究了水合结合、 凝聚结合及复合结合体系对浇注料性能的影响。
1、基质微粉组成的优化
在微粉组成优化实验中,调整α-Al2O3 微粉、SiO2微粉的加入量,研究其对浇注料性能的影响,具体配比如表 1 所示。
图1为硅微粉加入量对浇注料常温耐压强度的影响。可以看出,随 SiO2 微粉加入量的增加,浇注料烘后和烧后的常温耐压强度都呈上升趋势,当加入量超过 8%时,烧后强度反而下降。 这是因为 SiO2 微粉可提高浇注料的流动性、降低其加水量,使其致密化。 同时 SiO2 微粉活性较大,促进高温烧结,使烧后强度明显提高。当SiO2 微粉加入量过多时,出现了胶团间的絮凝结构,使浇注料的流动性降低,加水量增大,气孔率增加,造成强度下降。 SiO2 微粉合适的加入量为 6%左右。
图2为α-Al2O3 微粉加入量对浇注料常温耐压强度的影响。从图中看出,随着α-Al2O3 微粉加入量的增加,可以改善浇注料的流动性使其致密化,同时α-Al2O3 微粉可促进烧结, 使浇注料的强度明显提高。但若加入量过多,造成浇注料黏度上升,流动性下降,影响致密化,使浇注料的强度降低。α-Al2O3 微粉合适的加入量为6%左右。
2、结合体系对浇注料性能的影响
分别用铝酸钙水泥、水合氧化铝及两者复合的结合剂,研究不同结合体系对浇注料性能的影响。具体实验配方见表 2。
不同结合体系对浇注料常温耐压强度的影响见图3。可以看出,110 ℃烘后水泥结合和复合结合试样的常温耐压强度较高,ρ-Al2O3 结合试样的常温耐压强度较低,但1 350℃烧后三种结合方式试样的强度差别不大。
检测 1 350 ℃烧后试样 1 250℃的抗折强度,其结果如图 4 所示。不同结合方式对浇注料的高温抗折强度影响比较大,水泥结合浇注料的高温抗折强度最低,仅为 3.16 MPa;水合氧化铝结合浇注料的高温抗折强度最高,达到 5.66 MPa;浇注料的高温抗折强度随水泥加入量的减少而呈增加趋势。
试样的荷重软化开始温度见图 5。水泥结合浇注料试样的荷重软化开始温度为 1 326 ℃, 无水泥浇注料试样的荷重软化开始温度为 1 521℃。
加入水泥的试样高温时生成了钙长石等 CaO-Al2O3-SiO2系低熔物,影响了浇注料的高温性能。 而以ρ-Al2O3 结合的浇注料引入的杂质较少,高温时低熔物的数量相对较少,有利于改善材料的高温性能。
因此,水泥结合试验的高温强度、荷重软化温度低于无水泥结合体系的试样。 由于 ρ-Al2O 结合试样的烘后强度较低,综合考虑浇注料的常温和高温性能,本工作采用水泥与 ρ-Al2O 的复合结合体系。
来源:鑫地耐材