鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)鈣水(shui)(shui)(shui)(shui)泥(CAC)因具有快速硬(ying)化(hua)(hua)、早(zao)期強(qiang)度高、耐(nai)侵蝕和耐(nai)磨損性能(neng)好等優(you)點(dian),被(bei)廣泛應用于耐(nai)火澆注料中。鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)鈣水(shui)(shui)(shui)(shui)泥與水(shui)(shui)(shui)(shui)發生(sheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)反應,在不(bu)同的溫度下養護能(neng)夠生(sheng)成不(bu)同類型(xing)的鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)鈣水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)產物(wu):CaO·AL2O3·10H2O(CAH10)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)一鈣、2CaO·AL2O3·8H2O(C2AH8)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)二(er)鈣、3CaO · AL2O3 · 6H2O(C3AH6)水(shui)(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)鋁(lv)酸(suan)(suan)(suan)三鈣和 AL2O3·3H2O(AH3)。
鋁酸鈣水(shui)(shui)泥(ni)結合澆注(zhu)料在(zai)升溫(wen)烘烤過程(cheng)中,隨(sui)著(zhu)熱處(chu)理溫(wen)度升高水(shui)(shui)化產(chan)物(wu)會發生分解,不同產(chan)物(wu)的(de)熱分解溫(wen)度不同。例(li)如水(shui)(shui)化產(chan)物(wu) C3AH6在(zai)210~300℃脫水(shui)(shui)分解生成無定形的(de)鋁酸鹽礦物(wu)相C12A7七鋁酸十二鈣,AH3凝膠在(zai)678℃脫水(shui)(shui)分解成AHO(OH)。
通常認為,水(shui)(shui)化(hua)(hua)產(chan)物(wu)的(de)脫水(shui)(shui)分解(jie)會(hui)使得鋁(lv)酸鈣水(shui)(shui)泥(ni)結(jie)合(he)澆(jiao)注(zhu)料在(zai)300~900℃處理(li)后(hou)強度(du)(du)降(jiang)低。然而(er)針對(dui)不(bu)同的(de)應用環境,水(shui)(shui)泥(ni)結(jie)合(he)澆(jiao)注(zhu)料的(de)水(shui)(shui)泥(ni)含(han)(han)量會(hui)在(zai)較大范圍內(nei)變(bian)化(hua)(hua),因此熱(re)處理(li)對(dui)于(yu)澆(jiao)注(zhu)料強度(du)(du)的(de)影響(xiang)也是(shi)不(bu)同的(de)。尤其(qi)(qi)是(shi)高水(shui)(shui)泥(ni)結(jie)合(he)澆(jiao)注(zhu)料,相(xiang)比低水(shui)(shui)泥(ni)或超低水(shui)(shui)泥(ni)結(jie)合(he)澆(jiao)注(zhu)料,由于(yu)其(qi)(qi)水(shui)(shui)化(hua)(hua)產(chan)物(wu)生成更多,理(li)論上其(qi)(qi)因水(shui)(shui)化(hua)(hua)產(chan)物(wu)脫水(shui)(shui)分解(jie)造成的(de)強度(du)(du)損失會(hui)更加嚴(yan)重(zhong)。然而(er),鋁(lv)酸鈣水(shui)(shui)泥(ni)結(jie)合(he)澆(jiao)注(zhu)料在(zai)300℃處理(li)后(hou)強度(du)(du)并不(bu)一定發生顯著降(jiang)低,但是(shi)到目前還(huan)沒(mei)有(you)關于(yu)其(qi)(qi)原因的(de)總結(jie)。因此,不(bu)同水(shui)(shui)泥(ni)含(han)(han)量的(de)澆(jiao)注(zhu)料在(zai)300℃熱(re)處理(li)前后(hou)的(de)力學性能差異、水(shui)(shui)化(hua)(hua)產(chan)物(wu)的(de)分解(jie)和結(jie)構演變(bian)以(yi)及(ji)二者的(de)相(xiang)互關系則是(shi)所要關注(zhu)的(de)內(nei)容(rong)。
對澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)添加不同水(shui)泥含量(5%和(he)(he)12%)后(hou)(hou)(hou),在300℃下(xia)燒后(hou)(hou)(hou)強度(du)的(de)(de)(de)(de)影響、強度(du)變(bian)化與(yu)水(shui)化產(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)物(wu)相(xiang)組成和(he)(he)結(jie)構形(xing)貌的(de)(de)(de)(de)關系分析(xi),澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)經110℃烘干和(he)(he)300℃熱處(chu)理后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)常(chang)(chang)溫強度(du)。可以(yi)看出(chu)(chu),相(xiang)對于烘干強度(du)5%的(de)(de)(de)(de)CAC結(jie)合澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)試樣經300℃熱處(chu)理后(hou)(hou)(hou)常(chang)(chang)溫抗折強度(du)有少許減小,(CAC)=12%的(de)(de)(de)(de)試樣常(chang)(chang)溫抗折強度(du)沒(mei)有明(ming)(ming)顯變(bian)化,而二者(zhe)試樣的(de)(de)(de)(de)耐壓強度(du)增(zeng)大。可見,經110℃烘干后(hou)(hou)(hou)基質中主要(yao)有剛玉(yu)、C3AH6和(he)(he)AH3;經300℃處(chu)理后(hou)(hou)(hou)基質中,水(shui)化產(chan)物(wu)C3AH6和(he)(he)AH3的(de)(de)(de)(de)消失,逐漸出(chu)(chu)現(xian)C12A7的(de)(de)(de)(de)衍(yan)射(she)(she)峰和(he)(he)微(wei)弱的(de)(de)(de)(de)AHO(OH)衍(yan)射(she)(she)峰,表明(ming)(ming)澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)經過300℃熱處(chu)理后(hou)(hou)(hou),水(shui)化產(chan)物(wu)C3AH6在210~300℃脫(tuo)水(shui)分解成無(wu)定形(xing)的(de)(de)(de)(de)鋁酸鹽礦物(wu)相(xiang)C12A7(7C3AH→6C12A7+9CaO+21H2O)和(he)(he)AH3凝膠脫(tuo)水(shui)分解成AHO(OH)(AL2O3·3H2O→2ALO(OH+2H2O)。以(yi)上結(jie)果表明(ming)(ming),雖然300℃的(de)(de)(de)(de)熱處(chu)理導致(zhi)了澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)中水(shui)化產(chan)物(wu)的(de)(de)(de)(de)分解,但相(xiang)對110℃烘干后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)強度(du)300℃熱處(chu)理后(hou)(hou)(hou)澆注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)的(de)(de)(de)(de)常(chang)(chang)溫強度(du)(尤其是(shi)常(chang)(chang)溫抗折強度(du))并沒(mei)有出(chu)(chu)現(xian)明(ming)(ming)顯的(de)(de)(de)(de)降低(di)。
經(jing)110℃干(gan)燥(zao)后澆注(zhu)料(liao)試樣,隨(sui)著水(shui)(shui)(shui)泥加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)入(ru)量(liang)從(cong)5%增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)到12%,抗(kang)折強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia),耐壓強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia);可(ke)以(yi)看出,C3AH6和AH3的(de)衍射峰(feng)越來越高,表(biao)明水(shui)(shui)(shui)化(hua)產(chan)(chan)物C3AH6和AH3的(de)生成量(liang)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)。由于水(shui)(shui)(shui)泥加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)入(ru)量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)導(dao)致(zhi)產(chan)(chan)生較多的(de)水(shui)(shui)(shui)化(hua)產(chan)(chan)物C3AH6和AH3,增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)了澆注(zhu)料(liao)中骨料(liao)和基(ji)質(zhi)之間的(de)膠結程度(du)(du),從(cong)而(er)使澆注(zhu)料(liao)的(de)烘(hong)(hong)干(gan)強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)。另外,水(shui)(shui)(shui)泥加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)入(ru)量(liang)從(cong)5%增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)到12%,經(jing)110℃烘(hong)(hong)干(gan)后,體積密度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia),顯氣孔(kong)率降(jiang)低,是由于水(shui)(shui)(shui)泥含量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)導(dao)致(zhi)生成了更(geng)多數(shu)量(liang)的(de)水(shui)(shui)(shui)化(hua)產(chan)(chan)物,填充了澆注(zhu)料(liao)的(de)孔(kong)隙(xi),導(dao)致(zhi)顯氣孔(kong)率下降(jiang)。
經300℃熱(re)處(chu)理后(hou)澆(jiao)注料(liao)試樣(yang)(yang),隨著水(shui)泥(ni)加(jia)入量從(cong)5%增(zeng)(zeng)加(jia)到12%,抗(kang)折(zhe)強度和(he)耐(nai)壓強度增(zeng)(zeng)加(jia),體(ti)積密度增(zeng)(zeng)加(jia),顯(xian)氣(qi)孔率降低。澆(jiao)注料(liao)基質試樣(yang)(yang)經300℃熱(re)處(chu)理后(hou),隨著水(shui)泥(ni)加(jia)入量從(cong) 40%增(zeng)(zeng)加(jia)到70%,C12A7的(de)衍射(she)峰越來越高,表(biao)明更(geng)(geng)多(duo)(duo)的(de)水(shui)化(hua)產物(wu)脫水(shui)分解生(sheng)成更(geng)(geng)多(duo)(duo)的(de)C12A7。值得注意的(de)是,300℃脫水(shui)分解的(de)水(shui)化(hua)產物(wu)C3AH6和(he)AH3前(qian)驅體(ti)的(de)結(jie)構沒有發生(sheng)顯(xian)著變化(hua),較多(duo)(duo)脫水(shui)分解的(de)水(shui)化(hua)產物(wu)能(neng)更(geng)(geng)多(duo)(duo)提(ti)供澆(jiao)注料(liao)300℃處(chu)理后(hou)的(de)強度,所以300℃熱(re)處(chu)理后(hou)澆(jiao)注料(liao)的(de)強度隨水(shui)泥(ni)含量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)加(jia)。