耐火澆注料的強(qiáng)度變化特征,與鋁酸鹽水泥水化產(chǎn)物和加熱后的物理化學(xué)變化有密切的關(guān)系。鋁酸鹽水泥凝結(jié)硬化的水化產(chǎn)物主要是C3AH6和AH3晶體,,其失重和差熱分析曲線可以看出,,未經(jīng)烘干的試樣在150℃左右有一個(gè)吸熱峰,,是由于CAH10或C2AH8分解脫水和排出游離水所致,。烘干后的試樣,水化產(chǎn)物為C3AH3和AH3,脫水量約為10%:在290~330℃的溫度范圍內(nèi),差熱分析曲線上有一個(gè)較大的吸熱峰,,這是由于C3AH6→C3AH1.5和γ-AH3-AH的結(jié)果,,脫水量占總脫水量的20%~35%;剩余的水化物分解和脫水,,發(fā)生在510~550℃,,此時(shí)差熱曲線上有一個(gè)較小的吸熱峰。到600℃左右,,結(jié)合水和游離水基本脫完,。在900~930℃時(shí),差熱曲線上有一個(gè)放熱峰,,可能是由于新的鋁酸鈣生成或固相反應(yīng)所致。鋁酸鹽水泥加熱過程中的微觀變化,,在宏觀上的反映就是其耐火澆注料的強(qiáng)度變化特征,,相對耐壓強(qiáng)度是以110℃(烘干耐壓強(qiáng)度為100%計(jì)。CA-70水泥耐火澆注料成型初凝后,,在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)時(shí),,水化速度較慢,強(qiáng)度低,。因此,,一般采用蒸汽養(yǎng)護(hù),加快水化速度,,提高強(qiáng)度,。當(dāng)烘干后,其強(qiáng)度仍有降低,,CA-50水泥耐火澆注料成型初凝后,,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)即可獲得較高的常溫強(qiáng)度,烘干后強(qiáng)度降低也十分顯著,。這是由于水化產(chǎn)物發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和排除游離水所致,;經(jīng)過300℃左右的溫度下加熱,晶型轉(zhuǎn)變快除游離水多,,因此相對強(qiáng)度降低較多,,一般為18%~25%在800℃~1200℃加熱后,由于固相反應(yīng),、生成新產(chǎn)物和出現(xiàn)液相等,,均可提高強(qiáng)度,但是水泥已失去膠結(jié)作用并顯著發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,,致使耐火澆注料強(qiáng)度降低到最低值,,一般為烘干強(qiáng)度的45%~55%。1200℃燒后的試樣,,在顯微鏡下觀察,,其組織結(jié)構(gòu)是由彼此分離的,、大小相差不大的塊狀物組成的,所以強(qiáng)度最低,;在1300~1400℃加熱后,,強(qiáng)度回升并大幅度提高,這是形成穩(wěn)定產(chǎn)物和實(shí)現(xiàn)陶瓷結(jié)合的結(jié)果,。
(一)中溫強(qiáng)度下降機(jī)理
中溫強(qiáng)度系指900℃~1200℃時(shí)的強(qiáng)度,。鋁酸鹽水泥耐火澆注料中溫強(qiáng)度下降是普遍規(guī)律,尤其是CA-50水泥耐火澆注料,,中溫強(qiáng)度下降較大,,具有代表性。該澆注料中溫強(qiáng)度與烘干強(qiáng)度相比,,其下降率為22%~60%
同時(shí)由于溫度低,燒結(jié)作用不明顯,,其結(jié)構(gòu)呈疏松狀,,因此強(qiáng)度下降較大。也就是說,,在該溫度范圍內(nèi)其中溫強(qiáng)度下降,,是由于尚未形成陶瓷化和水化礦物化學(xué)反應(yīng)形成疏松狀結(jié)構(gòu)且導(dǎo)致體積收縮所致。
(二)提高中溫強(qiáng)度的措施
在鋁酸鹽水泥耐火澆注料中,,摻加a-AL2O3細(xì)粉,,中溫時(shí)產(chǎn)生具有膨脹效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng),可彌補(bǔ)由于體積收縮造成的中溫強(qiáng)度下降。
其反應(yīng)式如下:
CaO+AL2O3→CaO·AL2O3 (式1)
CA+AL2O3→CA2 (式2)
經(jīng)計(jì)算,,式1的體積膨脹效應(yīng)為19.6%,,而式2則為12.86%。水泥耐火澆注料摻加a-AL2O3后,,因增大了收縮補(bǔ)償效應(yīng)(即增大了膨脹率),,中溫強(qiáng)度不下降還有所提高;CA-50水泥耐火澆注料的中溫強(qiáng)度下降幅度減小,,其下降率僅為12%,。
在CA-50水泥耐火澆注料中,摻加燒結(jié)劑也能提高中溫強(qiáng)度,。燒結(jié)劑主要有軟質(zhì)黏土等,,用量為3%~6%,其作用是使?jié)沧⒘显谳^低溫度下燒結(jié),,防止或改善其組織結(jié)構(gòu)的劇烈變化,,從而提高了中溫強(qiáng)度,有的比烘干強(qiáng)度還有所提高,。