常用的耐火浇注材料高温结合剂包括铝酸钙水泥、水合氧化铝、硅溶胶、铝凝胶粉末结合剂等。每种结合剂的作用机理和使用荣盛耐材点不同,通过选择不同的高温结合剂,可以获得不同的施工状态、强度开发和高温性能,以满足不同工况的需要。介绍了耐火浇注材料常用高温结合剂的类别和作用机制。
常用高温结合剂及其荣盛耐材点:
1.铝酸钙水泥
铝酸钙水泥是目前耐火浇注料中应用广泛的结合剂。常用的有铝酸钙水泥。含尖晶石铝酸钙水泥。其使用荣盛耐材点是早期强度高,能在短时间内(6?24h)获得高强度,施工性能可控,性能稳定均匀。然而,CaO杂质被引入耐火材料中作为结合剂。随着钢铁冶炼技术的进步,耐火浇注料逐渐向低水泥(Cao2.5%?0.2%)、超低水泥(Cao1.0%?0.2%)、无水泥(Cao0.2%以下)方向发展,尽量降低Cao含量,以减少其对高温性能的影响。
铝酸钙水泥是一种水硬性结合剂。水泥的水化过程是水泥与水接触后,水泥中的矿物相与水发生反应,伴随着物相、显微形状和材料强度的变化。水泥水化是一种多相多层次的相互关联反应。目前比较成熟的水化过程理论如下:水泥与水混合接触时,开始溶解Ca2+和Al(OH)4-,溶解饱和后开始结晶成核形成亚稳态CAH10.C2AH8。在水化产物沉淀沉淀之前,需要经过一个诱导期来克服成核势垒。水化产物成核后,结晶长大形成互锁网络结构,决定水泥的凝结时间和强度。CAH10-一般在6.24h生成,C2AH8-一般在24h后出现。当环境温度升荣盛耐材21℃以上时,介稳态CAH10.C2AH8转化为稳态。AH3溶胶相可以在低温下形成,但在干燥过程中,大量的AH3相会导致材料爆裂的风险,因此铝酸盐水泥一般在27℃以上维护,维护系统在3038℃以下的湿环境中覆盖一层抗渗膜维护24小时。硅粉、活性氧化镁等物相也会影响水化机制。水泥的水化产物有不同的形状,CAH10是针状或六边形的棱柱,C2AH8是板状或盘状,C3AH6是立方体,AH3是粒状的。
2.硅溶胶
硅溶胶,即氧化硅溶胶,是分散在水中的SiO2胶体颗粒形成的胶体溶液,多为乳白色透明液体。耐火材料中硅溶胶的SiO2含量一般为25%-30%,多采用NaOH.NH4OH.Na2SiO3作为稳定剂。
硅溶胶为胶团结构,颗粒内部结构为硅氧烷网络结构,表Si-)网络结构,表层覆盖硅羟基(一个SiOH)和羟基(一个OH)。当硅溶胶用作耐火浇注料的结合剂时,应加入促凝剂,破坏胶粒结构,促进凝结。硅溶胶在颗粒之间填充,形成凝胶,与枝链连接,凝结后提供早期强度。
硅溶胶作为一种结合剂,但浇注料具有优异的烧结性,可以快速安全地烘烤。缺点是加水量高,施工性能差,早期强度低,硬化过程影响因素多,可控性差,硅溶胶为溶液,难以储存和运输。
3.铝凝胶粉
铝凝胶粉是一种粉末结合剂,主要成分为氧化铝,杂质含量低,反应活性高,可作为无水泥浇注料或少量铝酸钙水泥,制备超低水泥浇注料。
铝凝胶粉与水接触后,可形成溶胶,填充在颗粒之间,逐渐凝结,相互连接,提供强度。颗粒较细,可有效填充气孔,降低加水量,降低气孔率,提高接触质点数量,有利于改善后续固相反应。铝凝胶粉的高反应活性使其更容易参与陶瓷相反应的促进和烧结。
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