微硅粉的應用-耐火澆注料

    眾所周知，微硅粉是耐火澆注料生產和使用中不可或缺的重要組成部分，微硅粉能夠填充水泥顆粒間的孔隙，同時與水化產物生成凝膠體，與堿性材料氧化鎂反應生成凝膠體。在水泥基的砼、砂漿與耐火材料澆注料中，摻入適量的硅灰，可起到如下作用：

　　1、顯著提高抗壓、抗折、抗滲、防腐、抗沖擊及耐磨性能。
　　2、具有保水、防止離析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。
　　3、顯著延長砼的使用壽命。特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至數倍。
　　4、大幅度降低噴射砼和澆注料的落地灰，提高單次噴層厚度。
　　5、是高強砼的必要成份，已有C150砼的工程應用。
　　6、具有約5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥澆注料中應用可降低成本.提高耐久性。
　　7、有效防止發生砼堿骨料反應。
　　8、提高澆注型耐火材料的致密性。在與Al2O3并存時，更易生成莫來石相，使其高溫強度，抗熱振性增強。9、具有極強的火山灰效應，拌合混凝土時，可以與水泥水化產物Ca(OH)2發生二次水化反應，形成膠凝產物，填充水泥石結構，改善漿體的微觀結構，提高硬化體的力學性能和耐久性。
　　10、微硅粉為無定型球狀顆粒，可以提高混凝土的流變性能。
　　11、微硅粉的平均顆粒尺寸比較小，具有很好的填充效應，可以填充在水泥顆?？障吨g，提高混凝土強度和耐久性。
 
　　因此本文通過實驗結論來解析微硅粉對耐火澆注料性能的影響。
　　試塊振動成型后，在室溫下自然養護24h后脫模，經110℃×24h烘干處理后，于每個試塊的預留圓孔中放入25g渣樣(粒度≤3mm)，進行1500℃×3h熱處理，待試樣自然冷卻后，將試塊沿圓孔中心線縱向剖開，測量侵蝕深度，以評價抗渣性的優劣。
　　3.4 試驗方法
　　(1)依照上述基本配方a，保持硅灰4%不變，逐量摻加α-al2o3微粉：0、2、4、6、8???，同時降低特級礬土粉用量，以保持粉料總量不變;
　　(2)依照上述基本配方b，保持α-al2o3微粉4%不變，逐量摻加硅灰：0、2、4、6、8???，同時降低特級礬土粉用量，以保持粉料總量不變;
　　(3)依照上述基本配方c，α-al2o3微粉總量保持2%不變，詳見p7表3.配方，作了6組試驗;
　　(4) 依照基本配方a及b，分別成型抗渣試塊。
　　4. 測試結果及討論
　　4.1 微粉摻量對加水量及成型性能的影響
　　(1)α-al2o3微粉保持一定量不變，隨硅灰摻量增加，用水量呈下降趨勢
　　圖1.硅灰摻量對加水量的影響
　　(2)硅灰保持一定量不變，隨α-al2o3微粉摻量增加，用水量變化不大，即α-al2o3微粉對材料的成型性能影響不大
　　圖2. α-al2o3微粉對加水量的影響
　　(3) 當僅用硅灰4%，不摻加α-al2o3微粉，加水量6%;當僅用α-al2o3微粉4%，不摻加硅灰，加水量9%;可見，硅灰的填充效果及減水性均好于α-al2o3微粉。
　　(4)超微粉的填充效果不僅取決于它的細度，還與微粉的形狀及活性有關。硅灰呈中空球狀有活性，其作用優于α-al2o3微粉。
　　(5)超微粉用量有個最佳值超微粉用量過少時，骨粉料間的空隙未填充滿，水用量過大，體積密度小，顯氣孔率高;當超微粉用量過高時，填充空隙有余，剩余的超微粉需用水，且不密實，顯氣孔率也無變化;超微粉用量適宜時，摻加的超微粉將全部填充到澆注料的孔隙中而無不足或剩余，致使包覆的游離水釋放出來，潤濕顆粒的表面，使之具有良好的觸變性。在澆注料振動成型時，由于內粘滯阻力和屈服應力的值較小，球型超微粉的運動摩擦力也小，因此澆注料具有良好的流動性。
　　(6)硅灰的減水性能等雖然優于α-al2o3微粉，但由上可知，兩種微粉配合使用效果更好。在本試驗中硅灰加入量6%，α-al2o3微粉加入量2%，為最佳。
　　4.2 超微粉用量對強度的影響
　　(1)硅灰用量對強度的影響
　　α-al2o3微粉摻量保持不變，隨硅灰用量增加，烘干耐壓強度顯著提高
　　圖3.硅灰用量對烘干耐壓強度的影響
　　(2)α-al2o3微粉用量對強度的影響
　　硅灰摻量保持不變，隨α-al2o3微粉用量增加，烘干耐壓強度呈下降趨勢(見下頁圖4.)
　　(3)當不加硅灰，只加α-al2o3微粉4%，烘干耐壓強度為9.8mpa;當不加α-al2o3微粉，只加硅灰4%，烘干耐壓強度為27.4mpa;可見，單獨使用硅灰的效果優于單獨使用α-al2o3微粉的效果。
　　(4)兩種微粉配合使用時，其用量有一個最佳值。應根據耐火骨料、粉料、水泥的品種、品級和用量，合理選擇超微粉的品種及確定適當用量。同時，應注意選取相應的外加劑。
　　圖4.α-al2o3微粉用量對烘干耐壓強度的影響
　　4.3 α-al2o3微粉細度對材料性能的影響
　　(1)烘后強度以第②組最高，第⑤組次之;燒后強度以第⑤組最高，第②組次之。
　　(2)第⑤組，即不同細度的α-al2o3微粉復合使用，強度較高;如果只用一種α-al2o3微粉，可參照第②組采用細度為5μm的中細度粉。
　　表3. α-al2o3微粉細度對材料性能的影響
　　編 號 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
　　基本配方 c c c c c c
　　α-al2o3微粉 (%) 細 2 0 0 1 10
　　中 0 2 0 1 0 1
　　粗 0 0 2 0 1 1
　　耐壓強度 (mpa) 110℃×24h 51.6 57.2 48.452.4 57.6 50.2
　　1400℃×3h 29.6 27.6 28 20.8 34.820.0
　　抗折強度 (mpa) 110℃×24h 8.19 9.47 4.684.09 6.66 4.68
　　1400℃×3h 1.63 5.15 2.22 3.98 5.851.76
　　注：細——細度為2μm的α-al2o3微粉
　　中——細度為5μm的α-al2o3微粉
　　粗——細度為800目的α-al2o3微粉
　　4.4 超微粉對材料抗渣性能的影響
　　(1)如果材料致密度較高，顯氣孔率較低，熔渣便不易滲入到耐火
　　材料內部，其抗渣性能相應也會優良一些。我們知道，在配制低水泥系列澆注料時，只要超微粉使用得當，便可配制出相對致密的澆注料，可以提高其抗渣侵蝕性。因此，由基礎配方a及b，做了若干組試驗，以觀察其對抗渣性的影響。
　　(2)由試驗可知，如果超微粉用量過高，會增加材料中游離石英的
　　含量，致使其渣滲透深度顯著增大，即導致了材料抗渣性的下降。
　　(3)如果超微粉用量適宜(在本試驗條件下，6~10%左右)，材料
　　抗渣性最好。
　　5. 結論
　　(1) 兩種微粉配合使用，材料性能較好;
　　(2)單獨使用一種微粉時，硅灰效果優于α-al2o3微粉;
　　(3)當α-al2o3微粉用量一定時，增大硅灰，水用量顯著降低。
    (4)本試驗條件下，超微粉適宜用量：硅灰 6%，α-al2o3微粉2%，此時加水量、成型性能、強度和抗渣性能最優。