配制高性能澆注料的關(guān)鍵之一是選擇與鋁酸鹽水泥適應(yīng)性好的外加劑, 減水劑是外加劑的主要組成部分, 在保持流動性不變的情況下, 摻合減水劑后使?jié)沧⒘嫌盟繙p少, 從而提高其性能。
鋁酸鹽水泥耐火澆注料加水拌和時, 水泥顆粒間形成一種絮凝構(gòu)造,拌和水的一部分形成水膜,另一部分則是被水膜包圍的游離水,起不到改善漿體流動性的作用。當(dāng)摻加減水劑后,減水劑的疏水基團定向吸附于水泥質(zhì)點表面, 親水基團指向水溶液, 組成單分子或多分子吸附膜。由于減水劑分子的定向吸附,使水泥質(zhì)點表面帶有相同符號的電荷,在電性斥力的作用下,水泥顆粒間的絮凝構(gòu)造分散解體,釋放出游離水,起到減水作用,同時,減水劑能濕潤和潤滑水泥顆粒,增加混凝土的流動性。
在耐火澆注料的實際施工應(yīng)用中, 單一外加劑往往不能滿足生產(chǎn)要求。試驗表明, 在鋁酸鹽水泥耐火澆注料中加入木鈣、烷基磺酸等,有較好的減水效果,但是緩凝較重,影響早期強度;檸檬酸、三聚磷酸鈉等泌水較大,能提高澆注料的密實性,但是減水效果不大;其它高效減水劑主要是減水作用,用量不足起不到作用,用量過大則又會導(dǎo)致過度緩凝或離析等現(xiàn)象。采用復(fù)合外加劑(如高效減水劑與普通減水劑、或緩凝減水劑等復(fù)合使用)用于澆注料, 達到既具有高減水率又不離析的效果。
1，單摻減水劑的效果考察
為了組成復(fù)合外加劑, 首先選擇了三聚磷酸鈉(徐州)、木鈣(廣州)和 FDN高效減水劑(焦作)作為考察對象, 進行了單因素適應(yīng)性考察。
耐火澆注料配比為:85高鋁熟料:8-5mm, 22.0%;5-3mm, 13.0%;3-1mm, 17.0%;1-0mm,18.0%;SiO2超微粉, 6.0%;90高鋁粉,12.0%;A-Al2O3超微粉, 5.0% ; CA-50水泥,7.0%。
固定骨料、微粉、水泥量不變, 水灰比(W /C )保持不變, 按不同比例摻合單一外加劑, 分別考察不同比例
情況下單一添加劑適應(yīng)性效果。考察指標(biāo)包括: 澆注料的流動度、減水率及烘干( 110 e @ 24 h)抗折強度。
三聚磷酸鈉加入量為分別 0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%; 木鈣加入量為分別 0、1%、2%、3%、 4%、5%、6%、7%、8%; FDN 高效減水劑加入量分別為 0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、 11%、12%。
減水率的檢測標(biāo)準(zhǔn)按ASTM試錐進行,減水率按照式(1)計算:減水率= (W0-W1)/W0x100%
式中: W0 表示基準(zhǔn)澆注料(不加減水劑的澆注料)的單位用水量(kg/kg),W1表示摻加減水劑的澆注料的單位用水量(kg/kg)。
烘干強度的檢測方法按標(biāo)準(zhǔn)YB/T5201-93進行。試驗結(jié)果如圖1所示。
2，復(fù)合減水劑的配制
為發(fā)揮摻合后各組分之間相互調(diào)節(jié)的作用, 實現(xiàn)“超疊加效應(yīng)”( Super synerg istic effect), 在原有試驗的基礎(chǔ)上, 用上述三種外加劑混合后進行復(fù)合外加劑試驗, 并進行適應(yīng)性考察。
澆注料配比與單因素一樣, 外加劑選用上述三種減水劑。采用正交試驗確定各類減水劑的摻量, 根據(jù)單因素適應(yīng)性試驗結(jié)果, 選用L9(34)正交表, 3因素, 3水平,如表1所示。
通過正交試驗離差分析可知, 因素A是最主要的影響因素，所以選擇A3，因素C為次要因素，所以選擇C3;因素B是影響最小的因素, 可以選擇比較方便的量, 可以選擇B1。所以選A3B1C3組合, 即三聚磷酸鈉、木鈣、FDN 高效減水劑質(zhì)量比為: 三聚磷酸鈉 23.5%、木鈣11.8%、FDN64.7% 。
3，復(fù)合減水劑最佳摻入量的確定
任何減水劑都有一個最佳摻入量, 復(fù)合減水劑也不例外。為尋求最佳摻入量, 仍選用上述澆注料配方。復(fù)合減水劑的加入量按澆注料總量的 0, 2.5%, 5.0%, 7.5%,10.0%,12.5%,15.0%外摻。分別檢測澆注料的流動度(檢測標(biāo)準(zhǔn)按ASTM試錐進行)、抗折強度(100℃x3h 、1100℃x3 h、1450℃x3h, 檢測方法按標(biāo)準(zhǔn) YB /T 5201-93進行)、體積密度( 1450℃x3h, 檢測方法按標(biāo)準(zhǔn) YB/T5200-93 進行)、顯氣孔率( 1450℃x3h, 檢測方法按標(biāo)準(zhǔn) YB/T 5200-93進行)、線變化( 1450℃x3h, 檢測方法按標(biāo)準(zhǔn)YB/T5203-93進行)指標(biāo), 試驗結(jié)果見表2。
從表2中可以看出, 隨著復(fù)合減水劑的摻量增加, 相同加水量的澆注料的流動度逐漸增加, 當(dāng)復(fù)合減水劑加入量到澆注料總量的15%時, 澆注料出現(xiàn)泌水現(xiàn)象; 1450℃x3h燒后的體積密度先增加然后逐漸下降, 而顯氣孔率則先降低然后增加, 抗折強度都是先增加后降低, 這是因為加入減水劑時先使?jié)沧⒘系男杷拷档?/span>, 從而成型后殘余水分降低, 提高其密實性, 使其性能得到提高; 當(dāng)減水劑加入量超過一定范圍時, 澆注料出現(xiàn)泌水現(xiàn)象, 降低了密實性, 而使其各項性能降低。從表2中可以看到 3,4,5三組樣品的各項物理性能是比較理想的。選這三組的 1450℃x3h燒制的試樣做掃描電鏡分析和 1試樣1450℃x3h燒制的試樣掃描電鏡作對比,其結(jié)果見圖 2。由SEM 照片可以看到: 1試樣1450℃x3燒制后晶體很少, 樣品中出現(xiàn)大的孔洞, 結(jié)合不緊密; 3試樣1450℃x3h燒結(jié)后出現(xiàn)較多柱狀晶體、六方長柱狀、扁平狀晶體, 晶體之間交錯在一起, 結(jié)合緊密, 試樣燒后膨脹, 主要是在晶體中生成莫來石, 而使體積膨脹; 4試樣1450℃x3h 燒結(jié)后可見到大量晶體膠結(jié)在一起, 晶體邊界不是很清晰, 但還是能見到柱狀晶體, 結(jié)合緊密; 5試樣1450℃x3h燒結(jié)出現(xiàn)大量長柱狀、針狀、六方柱狀晶體, 同時有大量晶體膠結(jié)在一起, 結(jié)合緊密。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于減水劑摻量增加、流動性好, 干燥后的氣孔小, 粉體間結(jié)合緊密, 所以高溫時反應(yīng)比較充分。
綜合考慮各指標(biāo)情況可以認為, 該復(fù)合減水劑摻入量在澆注料總量的 5%-10%范圍內(nèi)時, 減水效果明顯, 且澆注料的性能也比較理想。
4,結(jié)論
(1)配制鋁酸鈣水泥澆注料時, 復(fù)合減水劑效果比單一減水劑好, 可以使減水劑產(chǎn)品各組分之間的作用相互調(diào)節(jié),發(fā)揮各自的優(yōu)勢, 達到減水增強的效果;
(2)減水劑的摻入量有一個最佳用量,當(dāng)減水劑用量多時,不但不起減水作用,反而降低澆注料的性能;
(3)減水劑有一定的適應(yīng)性,不同的結(jié)合劑應(yīng)該選用不同的減水劑, 摻入量多少應(yīng)該由試驗確定, 本試驗得出鋁酸鈣水泥澆注料的復(fù)合減水劑摻入量在澆注料總量的5%-10%范圍內(nèi)時, 減水效果明顯, 且澆注料的性能也比較理想。
