影響自流澆注料流變特性的主要因素有顆粒級配和粒形、微粉品種和加入量、減水劑品種及加入量。
1.顆粒級配、粒形對自流澆注料流變特性的影響
(1)顆粒級配的影響。文獻[1]研究了顆粒級配對澆注料流動性的影響,結(jié)果表明, 當≥1 mm顆粒含量為35%?50%,1?0.045 mm含量為15%?30%,<0.045 mm 含量為35%?40%時,澆注料具有良好的自流性。作者認為澆注料中顆粒與基質(zhì)的比例,顆粒部分粗、中、細顆粒之間的比例,基質(zhì)部分細粉與超細粉的比例都與自流澆注料的自流性有關。
① 顆粒與基質(zhì)的比例對流動性的影響。進行了如下試驗:自流值的測定采用上口φ70 mm,下口φ100 mm,高60 mm的截圓錐,將混好的澆注料注入空心截錐體待其填實,然后豎直向上拔起,料在水平的玻璃板上 自由鋪開,1 min后測量四個方向的鋪展直徑,取平均值(mm)為其自流值。從結(jié)果者,顆粒與基質(zhì)之比為6: 4時自流性最好。
關于自流值合適的大小,有不同的觀點。有的認為要達到250 mm,有的認為在180?230 mm之間。根據(jù)作者的經(jīng)驗用于鐵溝的自流澆注料自流值在200?220 mm之間較合適,這樣既可避免自流值太大施工時發(fā) 生顆粒偏析,又可避免自流值太小料流動性差影響施工速度和施工質(zhì)量。
②顆粒部分粗、中、細顆粒三者的比例對流動性的影響。自流澆注料中一定量的基質(zhì)可以保證顆粒在連續(xù)的基質(zhì)中流動。此外顆粒中粗、中、細三者也應有一定的比例。這樣骨料間彼此不形成骨架,可以減小顆粒間的摩擦力。增加料的流動性。所研究的澆注料用于高爐鐵溝,試驗結(jié)果為粗、中、細顆粒之比為20: 45 : 35時料的自流性最好。
③ 基質(zhì)部分細粉與超細粉的比例對流動性的影響。根據(jù)最緊密堆積理論,澆注料中超細粉很容易填入一般細粉無法進入的空隙,釋放其中的游離水,使?jié)沧Ⅲw密度提高,同時也起到了減水、促流的作用。但由于超細粉表面活性較大,其加入量過大會在澆注料中形成絮凝結(jié)構(gòu),使流動性下降,因此細粉與超細粉應有一最佳比例。根據(jù)試驗我們認為超細粉與細粉之比為0. 35?0. 5時澆注料流動性最好。
(2)顆粒形狀對流動性的影響。澆注料的自流性除與顆粒級配有關外,還與顆粒形狀有關,一般認為圓形顆粒間的摩擦力比較小,它比多邊或片狀顆粒更容易流動。破碎后的顆粒一般邊緣不規(guī)則,多棱角,不利于自流;顆粒經(jīng)過特殊處理,粒形較圓,采用同樣的顆粒級配其流動性比采用未經(jīng)處理顆粒的澆注料流動性要高,這一點可以作為自流澆注料生產(chǎn)的一個指導原則。
2.微粉對自流澆注料流變特性的影響
耐火澆注料中常使用硅微粉和α-Al2O3微粉。加入硅微粉可以降低加水量、提高流動性和澆注體的致密性。硅微粉的粒度和加入量對流動性影響較大。隨著硅微粉加入量增大,自流值也增大。當硅微粉加入量超過5% 時,自流值反而下降。根據(jù)試驗,作者認為,流動性還與硅微粉的來源和粒形有關系。鐵合金的副產(chǎn)品硅灰由于是氣相沉積,粒形較圓,它的促流效果比較好;而磨機生產(chǎn)的硅微粉粒形比較差,促流效果也要差一些。α-Al2O3微粉也常用于耐火澆注料,由于平均粒徑比硅微粉大,促流效果比硅微粉要差一些.但對于高溫性能有利,而硅微粉對高溫性能不利,因此這兩種微粉應搭配使用,以取得良好的施工性能和使用性能。
3.減水劑對自流澆注料流變特性的影響
提高澆注料的自流性還應選用適當?shù)臏p水劑。適當?shù)臏p水劑在減少加水量的同時,還可提高澆注料的自流性,從而獲得好的使用性能。試驗選用兩種常用的減水劑,有機減水劑FDN和無機減水劑SHP,固定加水量為5.5%。
從試驗結(jié)果看,無機減水劑SHP的促流效果明顯好于有機減水劑FDN。根據(jù)試驗我們還發(fā)現(xiàn),減水劑與微粉的品種、來源的相應關系也對流動性產(chǎn)生影響,即同一種減水劑對某一種微粉減水效果好,對另一種微粉減水效果就不行;即使是對同一種微粉,微粉制備方法不同減水效果也不一樣。文獻[2]認為,加入無機減水劑是靠改變膠體粒子ξ電位,增大粒子表面靜電斥力來分散粒子;加入有機減水劑是靠空間穩(wěn)定作用來分散粒子。自流澆注料由于無外力作用來破壞觸變結(jié)構(gòu),所以有機減水劑對自流性沒有什么貢獻。
影響澆注料流動性能的因素除顆粒級配和粒形、微粉品種和加入量、減水劑品種及加入量外,水泥的細度、活性和凝結(jié)時間、攪袢機的類型和攪拌時間都對自流性能有影響。這就要求在自流澆注料的研究和生產(chǎn)中要根據(jù)生產(chǎn)和施工的具體情況采取不同的措沲,通過試驗以獲得最佳的施工性能和使用性能。
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