常用的耐火澆注材料高溫結合劑包括鋁酸鈣水泥、水合氧化鋁、硅溶膠、鋁凝膠粉末結合劑等。每種結合劑的作用機理和使用榮盛耐材點(diǎn)不同,通過(guò)選擇不同的高溫結合劑,可以獲得不同的施工狀態(tài)、強度開(kāi)發(fā)和高溫性能,以滿(mǎn)足不同工況的需要。介紹了耐火澆注材料常用高溫結合劑的類(lèi)別和作用機制。
常用高溫結合劑及其榮盛耐材點(diǎn):
1.鋁酸鈣水泥
鋁酸鈣水泥是目前耐火澆注料中應用廣泛的結合劑。常用的有鋁酸鈣水泥。含尖晶石鋁酸鈣水泥。其使用榮盛耐材點(diǎn)是早期強度高,能在短時(shí)間內(6?24h)獲得高強度,施工性能可控,性能穩定均勻。然而,CaO雜質(zhì)被引入耐火材料中作為結合劑。隨著(zhù)鋼鐵冶煉技術(shù)的進(jìn)步,耐火澆注料逐漸向低水泥(Cao2.5%?0.2%)、超低水泥(Cao1.0%?0.2%)、無(wú)水泥(Cao0.2%以下)方向發(fā)展,盡量降低Cao含量,以減少其對高溫性能的影響。
鋁酸鈣水泥是一種水硬性結合劑。水泥的水化過(guò)程是水泥與水接觸后,水泥中的礦物相與水發(fā)生反應,伴隨著(zhù)物相、顯微形狀和材料強度的變化。水泥水化是一種多相多層次的相互關(guān)聯(lián)反應。目前比較成熟的水化過(guò)程理論如下:水泥與水混合接觸時(shí),開(kāi)始溶解Ca2+和Al(OH)4-,溶解飽和后開(kāi)始結晶成核形成亞穩態(tài)CAH10.C2AH8。在水化產(chǎn)物沉淀沉淀之前,需要經(jīng)過(guò)一個(gè)誘導期來(lái)克服成核勢壘。水化產(chǎn)物成核后,結晶長(cháng)大形成互鎖網(wǎng)絡(luò )結構,決定水泥的凝結時(shí)間和強度。CAH10-一般在6.24h生成,C2AH8-一般在24h后出現。當環(huán)境溫度升榮盛耐材21℃以上時(shí),介穩態(tài)CAH10.C2AH8轉化為穩態(tài)。AH3溶膠相可以在低溫下形成,但在干燥過(guò)程中,大量的AH3相會(huì )導致材料爆裂的風(fēng)險,因此鋁酸鹽水泥一般在27℃以上維護,維護系統在3038℃以下的濕環(huán)境中覆蓋一層抗滲膜維護24小時(shí)。硅粉、活性氧化鎂等物相也會(huì )影響水化機制。水泥的水化產(chǎn)物有不同的形狀,CAH10是針狀或六邊形的棱柱,C2AH8是板狀或盤(pán)狀,C3AH6是立方體,AH3是粒狀的。
2.硅溶膠
硅溶膠,即氧化硅溶膠,是分散在水中的SiO2膠體顆粒形成的膠體溶液,多為乳白色透明液體。耐火材料中硅溶膠的SiO2含量一般為25%-30%,多采用NaOH.NH4OH.Na2SiO3作為穩定劑。
硅溶膠為膠團結構,顆粒內部結構為硅氧烷網(wǎng)絡(luò )結構,表Si-)網(wǎng)絡(luò )結構,表層覆蓋硅羥基(一個(gè)SiOH)和羥基(一個(gè)OH)。當硅溶膠用作耐火澆注料的結合劑時(shí),應加入促凝劑,破壞膠粒結構,促進(jìn)凝結。硅溶膠在顆粒之間填充,形成凝膠,與枝鏈連接,凝結后提供早期強度。
硅溶膠作為一種結合劑,但澆注料具有優(yōu)異的燒結性,可以快速安全地烘烤。缺點(diǎn)是加水量高,施工性能差,早期強度低,硬化過(guò)程影響因素多,可控性差,硅溶膠為溶液,難以?xún)Υ婧瓦\輸。
3.鋁凝膠粉
鋁凝膠粉是一種粉末結合劑,主要成分為氧化鋁,雜質(zhì)含量低,反應活性高,可作為無(wú)水泥澆注料或少量鋁酸鈣水泥,制備超低水泥澆注料。
鋁凝膠粉與水接觸后,可形成溶膠,填充在顆粒之間,逐漸凝結,相互連接,提供強度。顆粒較細,可有效填充氣孔,降低加水量,降低氣孔率,提高接觸質(zhì)點(diǎn)數量,有利于改善后續固相反應。鋁凝膠粉的高反應活性使其更容易參與陶瓷相反應的促進(jìn)和燒結。
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