耐火澆注料的強(qiang)度變化(hua)(hua)特征,與鋁酸鹽水(shui)泥(ni)水(shui)化(hua)(hua)產物和加熱后的物理化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)有密切的關系。鋁酸鹽水(shui)泥(ni)凝(ning)結硬化(hua)(hua)的水(shui)化(hua)(hua)產物主(zhu)要是C3AH6和AH3晶體,其失重和(he)差熱分析曲線可以看出,未經烘(hong)干(gan)的試樣在150℃左右有一(yi)個吸熱峰(feng),是由(you)于CAH10或C2AH8分解脫水和排出游(you)離(li)水所致。烘(hong)干后的試樣,水化產物為C3AH3和AH3,脫水量(liang)約為10%:在290~330℃的溫度范圍內,差(cha)熱分析(xi)曲線(xian)上有(you)一個較大的吸熱峰,這是(shi)由于(yu)C3AH6→C3AH1.5和γ-AH3-AH的結果(guo),脫水量(liang)占總脫水量(liang)的20%~35%;剩余的水化物分解(jie)和脫(tuo)水,發生(sheng)在510~550℃,此時(shi)差熱(re)曲線上有一個較小的吸熱(re)峰。到600℃左右,結合(he)水(shui)和游離水(shui)基本脫完。在(zai)900~930℃時(shi),差熱(re)曲線上有一個放熱(re)峰,可能是由于(yu)新的鋁酸鈣生成或固(gu)相(xiang)反應所致。鋁酸鹽水(shui)泥加熱(re)過程中的微觀變(bian)化(hua),在宏觀上的反映就是其(qi)耐火澆注料(liao)的強度變(bian)化(hua)特(te)征,相(xiang)對耐壓強度是以110℃(烘干耐壓強度為(wei)100%計。CA-70水泥耐火澆(jiao)注料(liao)成型初凝后,在標(biao)準條(tiao)件下養護(hu)時,水化速(su)(su)度較慢,強(qiang)度低。因此(ci),一般采用蒸汽養護(hu),加快(kuai)水化速(su)(su)度,提高強(qiang)度。當烘干后,其強(qiang)度仍(reng)有降低,CA-50水泥耐(nai)火澆注(zhu)料成型初凝后,標準養護即可獲得較(jiao)高的(de)常溫強度(du)(du),烘干(gan)后強度(du)(du)降低也十分(fen)顯著。這是由于水化產物發生晶(jing)型轉變(bian)和排除游離水所(suo)致;經(jing)過300℃左(zuo)右的溫度下加熱,晶型轉(zhuan)變快除游離水多,因(yin)此相對強(qiang)度降低較多,一般為(wei)18%~25%在800℃~1200℃加熱(re)后,由于固相反應、生成新(xin)產物和出現液相等,均可提高強度,但(dan)是水泥已失去(qu)膠結作用并顯(xian)著發(fa)生晶型轉(zhuan)變,致使耐(nai)火澆注(zhu)料強度降低(di)到(dao)最低(di)值,一般為烘干(gan)強度的45%~55%。1200℃燒(shao)后的(de)試樣(yang),在顯(xian)微鏡(jing)下觀察,其組織結構是由彼此分離的(de)、大(da)小相差(cha)不大(da)的(de)塊狀物組成的(de),所以強度(du)最低(di);在1300~1400℃加熱后,強(qiang)度回(hui)升并大(da)幅度提高,這是形(xing)成穩定(ding)產物和實現(xian)陶瓷(ci)結(jie)合的(de)結(jie)果。
(一)中溫強(qiang)度下降機理
中溫強度系指900℃~1200℃時(shi)的強度(du)。鋁酸(suan)鹽水泥耐火澆(jiao)注料中溫強度(du)下降(jiang)是普(pu)遍規律,尤(you)其是CA-50水泥耐火澆注(zhu)料,中溫強(qiang)度(du)下降較(jiao)大,具有代表性。該澆注(zhu)料中溫強(qiang)度(du)與烘干強(qiang)度(du)相比,其(qi)下降率(lv)為(wei)22%~60%
同時由于溫度(du)低,燒結(jie)作用(yong)不明顯,其結(jie)構呈疏(shu)松狀,因(yin)此強(qiang)度(du)下(xia)降(jiang)較大。也(ye)就是說,在(zai)該溫(wen)度范圍(wei)內其中溫(wen)強度下降,是由(you)于尚未形成(cheng)陶瓷化和水(shui)化礦物化學(xue)反應形成(cheng)疏松狀結構且導致(zhi)體積收縮(suo)所致(zhi)。
(二)提高(gao)中溫強度的措施
在(zai)鋁酸(suan)鹽水泥(ni)耐火澆注料中,摻加a-AL2O3細粉,中溫時產(chan)生具有(you)膨(peng)脹效應的(de)化學反應,可彌補由于體積(ji)收縮造(zao)成的(de)中溫強度(du)下降。
其(qi)反應式如下(xia):
CaO+AL2O3→CaO·AL2O3 (式(shi)1)
CA+AL2O3→CA2 (式2)
經計算,式(shi)1的(de)體(ti)積膨(peng)脹(zhang)效(xiao)應(ying)為19.6%,而(er)式2則為(wei)12.86%。水泥(ni)耐(nai)火澆注料摻加a-AL2O3后,因增大了收(shou)縮補(bu)償效應(即增大了膨(peng)脹率),中溫強度不(bu)下降還有所(suo)提(ti)高;CA-50水泥耐火澆注料的中溫強度下(xia)降幅度減小,其下(xia)降率僅為(wei)12%。
在CA-50水泥耐火澆注料中,摻加燒結劑(ji)也(ye)能提高(gao)中溫強(qiang)度。燒結劑(ji)主(zhu)要有軟質黏土等,用量為3%~6%,其作(zuo)用是使澆注(zhu)料(liao)在(zai)較低溫度(du)下燒結,防止或改善其組織結構的劇(ju)烈變化,從而提高了中溫強度(du),有的比烘干強度(du)還有所(suo)提高。