Огнеупорные бетоны с низким содержанием цемента сравниваются с традиционными огнеупорными бетонами на основе алюминатного цемента. Количество добавляемого цемента в традиционных огнеупорных бетонах на основе алюминатного цемента обычно составляет 12-20%, а количество добавляемой воды обычно составляет 9-13%. Из-за большого количества добавляемой воды отливка имеет много пор, не плотная и имеет низкую прочность; из-за большого количества добавляемого цемента, хотя можно получить более высокую нормальную и низкотемпературную прочность, прочность снижается из-за кристаллического превращения алюмината кальция при средних температурах. Очевидно, что введенный CaO реагирует с SiO2 и Al2O3 в бетоне, образуя некоторые вещества с низкой температурой плавления, что приводит к ухудшению высокотемпературных свойств материала.
При использовании ультратонкой порошковой технологии, высокоэффективных добавок и научной градации частиц содержание цемента в бетоне снижается до менее 8%, а содержание воды снижается до ≤7%, и может быть приготовлен и введен в низкоцементный ряд огнеупорных бетонов. Содержание CaO составляет ≤2,5%, а его эксплуатационные показатели в целом превышают показатели алюминатных цементных огнеупорных бетонов. Этот тип огнеупорных бетонов обладает хорошей тиксотропией, то есть смешанный материал имеет определенную форму и начинает течь при небольшом внешнем усилии. Когда внешнее усилие снимается, он сохраняет полученную форму. Поэтому его также называют тиксотропным огнеупорным бетоном. Самотекучий огнеупорный бетон также называется тиксотропным огнеупорным бетоном. Относится к этой категории. Точное значение низкоцементных рядов огнеупорных бетонов до сих пор не определено. Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) определяет и классифицирует огнеупорные бетоны на основе содержания в них CaO.
Плотность и высокая прочность являются выдающимися характеристиками огнеупорных бетонов с низким содержанием цемента. Это хорошо для улучшения срока службы и эксплуатационных характеристик продукта, но это также создает проблемы при обжиге перед использованием, то есть заливка может легко произойти, если вы не будете осторожны во время обжига. Явление разрыва корпуса может потребовать повторной заливки, как минимум, или может поставить под угрозу личную безопасность окружающих рабочих в тяжелых случаях. Поэтому в разных странах также проводились различные исследования по обжигу огнеупорных бетонов с низким содержанием цемента. Основные технические меры: путем разработки разумных кривых печи и введения отличных противовзрывных агентов и т. д., это может сделать огнеупорные бетоны Вода удаляется плавно, не вызывая других побочных эффектов.
Технология ультратонких порошков является ключевой технологией для огнеупорных бетонов с низким содержанием цемента (в настоящее время большинство ультратонких порошков, используемых в керамике и огнеупорных материалах, имеют размер от 0,1 до 10 мкм, и они в основном выполняют функцию ускорителей дисперсии и структурных уплотнителей). Первая технология обеспечивает высокую степень диспергирования частиц цемента без флокуляции, в то время как вторая технология обеспечивает полное заполнение микропор в теле заливки и повышает прочность).
В настоящее время обычно используются такие типы ультратонких порошков, как SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 и т. д. Удельная площадь поверхности микропорошка SiO2 составляет около 20 м2/г, а размер его частиц составляет около 1/100 размера частиц цемента, поэтому он обладает хорошими заполняющими свойствами. Кроме того, микропорошок SiO2, Al2O3, Cr2O3 и т. д. также может образовывать коллоидные частицы в воде. При наличии диспергатора на поверхности частиц образуется перекрывающийся двойной электрический слой, создающий электростатическое отталкивание, которое преодолевает силу Ван-дер-Ваальса между частицами и снижает энергию интерфейса. Он предотвращает адсорбцию и флокуляцию между частицами; в то же время диспергатор адсорбируется вокруг частиц, образуя слой растворителя, что также увеличивает текучесть бетонной смеси. Это также один из механизмов действия ультрадисперсного порошка, то есть добавление ультрадисперсного порошка и соответствующих диспергаторов может снизить расход воды огнеупорными бетонами и улучшить текучесть.
Схватывание и твердение огнеупорных бетонов с низким содержанием цемента является результатом совместного действия гидратационного связывания и когезионного связывания. Гидратация и твердение кальциево-алюминатного цемента в основном являются гидратацией гидравлических фаз CA и CA2 и процессом роста кристаллов их гидратов, то есть они реагируют с водой с образованием гексагональных чешуек или игольчатых CAH10, C2AH8 и Продукты гидратации, такие как кубические кристаллы C3AH6 и гели Al2O3аq, затем образуют взаимосвязанную конденсационно-кристаллизационную сетчатую структуру во время процессов отверждения и нагрева. Агломерация и связывание обусловлены активным ультрадисперсным порошком SiO2, образующим коллоидные частицы при встрече с водой и встречающимися ионами, медленно диссоциирующими из добавленной добавки (т. е. электролитного вещества). Поскольку поверхностные заряды двух противоположны, то есть поверхность коллоида адсорбировала противоионы, в результате чего потенциал уменьшается, и происходит конденсация, когда адсорбция достигает «изоэлектрической точки». Другими словами, когда электростатическое отталкивание на поверхности коллоидных частиц меньше его притяжения, происходит когезионное связывание с помощью силы Ван-дер-Ваальса. После того, как огнеупорный литой материал, смешанный с кремнеземным порошком, конденсируется, группы Si-OH, образованные на поверхности SiO2, высушиваются и дегидратируются, образуя мостик, образуя структуру силоксановой (Si-O-Si) сети, тем самым затвердевая. В структуре силоксановой сети связи между кремнием и кислородом не уменьшаются с ростом температуры, поэтому прочность также продолжает расти. В то же время при высоких температурах структура сети SiO2 будет реагировать с Al2O3, обернутым в нее, с образованием муллита, который может улучшить прочность при средних и высоких температурах.
Время публикации: 28 февр. 2024 г.
