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直接影响耐火浇注料流变性的4个因素
编辑:耐火浇注料 时间:2023-09-20 浏览:71
影响浇注料流变性的因素很多,如颗粒的极限尺寸、样子、分布、吸水率:结合剂、增稠剂的特性与加入量、加水量以及混合搅拌工艺等,但其中最主要的影响是结合体系、粒度分析和增稠剂的特性与加入量。
1、粒度分析及颗粒形状
在浇注料中,粗颗粒伴随着浆体一起流动的流动性较差,而细粉及细小颗粒的流动性不错。即较粗的颗粒在浇注料料中起到的作用是一类阻碍作用,特别是颗粒较粗的阻碍作用更大。不定形耐火材料的粒度级配方面极具权威性的观点是Andreassen粒度分析基础理论。可用下列公式表示:
CPFT=(d/D)q×100%(1)
式中:CPFT—小于某一粒度的累计百分数(体积);d-最少颗粒尺寸;D-颗粒尺寸:q-分布系数。粒度分析依据多元成分系统体积百分比计算。如果Andreassen分布以对数曲线绘制,粒度分析趋于直线,直线斜率用q表示。对浇注料来讲,为了能取得堆积方式,q值应为0.2~0.3之间。采用较低的q值,物料中会有更多的细粉,这些细粉作为填充剂和润滑剂,可减少粗颗粒之间的摩擦,从而获得更好的流动性。粒度组成中尤其是基质一部分对于提高浇注料的流动性起着重要的作用。在低剪切速率(2转/s)下q=0.21时浇注料的扭距数值0.2N.m、自流数值114%,q=0.26时扭距数值0.2N.m、自流数值q=0.21的60%,q=0.31时扭距数值1.6N.m。伴随着q系数的扩大,浇注料的剪切力扩大、流动值降低。
在低水泥矾土基自流浇注料中,伴随着粒度分析的减小(q值从0.29,0.26到0.23),样品的剪切力、流动阻力和裁切粘度均逐年上升,粒度分析明显影响浇注料的流变性。
对刚玉一尖晶石质自流浇注料流动特点的研究发现:骨料中粗、中、细颗粒比例尽可能,粗:中:细=10:30:20时,流动性不错;骨料与粉料比例对流动性产生影响,当骨料:粉料比例为55:45时,流动性不错。自流料中<1mm一部分更多就是流动性好,而粉料太更多就是用水量大。因此增加1~0mm的颗粒成分对提高流动性是有好处的。具有较强流动性粒度组成范围包括:>1mm35~50%,1?0mm15~30%,<0.088mm35~50%。
2、水泥加入量
水泥加入量对浇注料的流动性有明显影响,铝酸钙水泥在建立凝固产物的过程中需要适量的水,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流动性。但水泥加入量偏少会影响到浇注料温度下的强度,因此在保证浇注料强度的前题下应适当减少水泥用量。在超低水泥浇注料中水泥主要起到迟效促凝剂的功效。对刚玉·尖晶石-铝酸钙悬浮液流变特性的研究表明:随着铝酸钙水泥加入量的提高,悬浮液的屈服强度和塑性粘度都出现扩大的态势。
3、微粉的种类及加入量
浇注料中的微粉遇水后容易形成具备双电荷层胶团,因为电解质和表面活性剂的分散作用,微粒之间不形成团聚,添加增稠剂后,通过离子交换增大了ξ电位,使胶团扩大,这样在同样用水量的情况下可以提高浇注料的流动性,而保持同样的流动性則量减少。因此微粉的使用减少了用水量、可降低浇注料试样的气孔率,使浇注料获得更加均匀致密的组织结构。
SiO2微粉为无定形二氧化硅,具有很大的比表面和表面能、比较小的粒径,能更有效地填充颗粒空隙,置换出自由水,自由水起到润滑作用。另外,SiO2微粉在同样条件下在水里形成具有双电荷层胶团,在同样条件下,与α-Al2O3微粉相比,具有很大的ξ电位(-69mV),α-Al2O3微粉相应的ξ电位为所以,SiO2微粉具有更好的减水效果和流通性。
4、增稠剂种类以及加入量
粉料在加水搅拌时,会产生一些钢结构网架从而对流通性不好。钢结构网架造成的原因可能是:(1)因为水泥在水化过程中带电荷不一样,由异性电荷互相欣赏而成:(2)因为带电粒子在溶液中的运动,互相碰撞、吸附,互相欣赏造成:(3)颗粒间的VanderWaals力潜能和双电层的斥力潜能而致。添加增稠剂后,增稠剂离解出阴离子基团,与泥浆中的带电粒子功效,增强了颗粒间的静电斥力潜能,减少了颗粒间的VanderWaals引力势能。与此同时,增稠剂吸附层的颗粒彼此接近时,吸附层的重叠会有一种一个新的斥力潜能,阻拦颗粒汇聚,使钢结构网架受到破坏,从而改变浇注料的流动性。
增稠剂种类以及加入量不一样,对泥浆悬浮液的流变特性有很大影响。宏观体现为剪切应力和粘度随增稠剂种类以及加入量的改变而改变。最常用的减水剂为表面活性物质,分成离子性和非离子性减水剂。离子性减水剂在水里电离出阴离子基团,附着在微粉胶粒表层;非离子性减水剂在水里不电离出离子基团,其亲水基主要有相应数置的含氧基团(一般为醚基和羟基)组成,具有极强的活性功效,以物理吸附的形式吸附于胶粒表层,尤其是在超细粉表层,
改变胶粒表层的电动式电位,扩大胶粒间的斥力。由于该斥力的功效,破坏超细粉的团聚体,以及水泥颗粒之间形成的网络结构,从而使包裹的游离水释放出。分散剂的加入量过多会产生不利影响。过剩的分散剂会缔合成胶束,使溶液粘度上升,同时电离出阳离子对双电层造成缩小功效,使双电层变软,ξ电位差下降,粒子间斥力变弱,絮凝构造再次造成,游离水再次被包裹。因而,过多分散剂不仅不会充分发挥分散作用,甚至还会带到残渣,干扰浇注料的材料性能。
针对不同的管理体系,适用分散剂的种类是不相同的,必须通过实验来比较研究,从而选择出适宜的分散剂。浇注料对加水量特别敏感,加水量不足、流动值太小,物料无法正常流动添充,气泡不可以排出去;放水过多,也会引起骨料下沉,可能会导致骨料与基质分离,而且水分过多会影响到原材料的密度和强度,以及耐侵蚀性能和耐磨性等。
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