張海波+張康康+

摘 要：本文以85均質(zhì)礬土為自流澆注料的主要原料，純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，研究了不同減水劑對(duì)自流澆注料施工性能的影響；不同促硬劑對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響；不同熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度和強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明：減水劑B的加入能夠使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，而減水劑A的加入雖然可以改善噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流。促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度，而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。因此，減水劑B與促硬劑B適宜做為自流澆注料的外加劑，摻量選為0.2％和0.003％較為合理。

關(guān)鍵詞：自流澆注料；減水劑；促硬劑；流動(dòng)值；強(qiáng)度

1 前言

噴煤管是整個(gè)水泥窯燒成系統(tǒng)最關(guān)鍵的部位，也是耐火材料使用的薄弱環(huán)節(jié)。因此，研究如何提高噴煤管用耐火材料的使用壽命是一項(xiàng)具有重要意義的科技工作[1]。而澆注料的施工是影響澆注料使用壽命非常重要的原因之一，噴煤管澆注料在整模澆注施工時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)澆注料加水量過(guò)大，以及振搗不密實(shí)的情況，導(dǎo)致噴煤管用澆注料使用壽命過(guò)低，所以，研究無(wú)需振搗且性能優(yōu)良的噴煤管用自流澆注料，對(duì)提高噴煤管用耐火澆注料的使用壽命具有一定的意義。本文主要研究了不同減水劑與促硬劑對(duì)自流澆注料流動(dòng)值和脫模強(qiáng)度的影響，相關(guān)研究表明[2~3]：未加減水劑的耐火泥料需要8%的水才可發(fā)生觸變流動(dòng)，而加有三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的耐火泥料需6%~6.5%的水，加有機(jī)減水劑的耐火泥料需要5%~5.5%的水就能流動(dòng)。還有研究[4]提到用聚丙烯酸鈉作減水劑，當(dāng)加入量為0.1%時(shí)，耐火澆注料可獲得較高的流動(dòng)性；而當(dāng)加入量為0.15%時(shí)，用水量?jī)H為4.5%就可自流。這說(shuō)明有機(jī)減水劑的作用比聚磷酸鹽更為顯著。促硬劑對(duì)澆注料性能影響的研究較多[5~7]，相關(guān)研究表明：加入硫酸鈣、氯化鋰、碳酸鈉之后，做為澆注料結(jié)合劑的鋁酸鈣水泥漿體流動(dòng)值變小，初凝與終凝時(shí)間縮短，耐壓強(qiáng)度高于未加促硬劑的純鋁酸鈣水泥漿體強(qiáng)度，其中，以加入氯化鋰對(duì)純鋁酸鈣水泥前中期強(qiáng)度的提高最為明顯。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及配比

本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)配方以85均質(zhì)礬土（0%~1%、1%~3%、3%~5%）、碳化硅、硅灰、α-Al2O3微粉和純鋁酸鈣水泥為主要原料。表1為在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上加入不同外加劑后的兩組實(shí)驗(yàn)配方，試驗(yàn)加水量固定為6%。當(dāng)減水劑B的含量為0.02%保持不變，而改變促硬劑的含量時(shí)的試驗(yàn)配方組成如表2所示。

2.2試樣制備及檢測(cè)

按基礎(chǔ)配方及表1、表2配制的自流澆注料在強(qiáng)制攪拌機(jī)內(nèi)干混1min后加預(yù)定水量，強(qiáng)制攪拌3min后將自流澆注料按要求測(cè)定流動(dòng)值；部分配比澆注料按要求成型規(guī)格為40mm×40mm×160mm的試樣，然后自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模；按要求將試樣經(jīng)110℃×24h、900℃×3h、1100℃×3h及1400℃×3h的熱處理。分別按照YB/T5200-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的體積密度；按照YB/T5201-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度。流動(dòng)值測(cè)試設(shè)備照片和示意圖如圖1所示。

自流澆注料流動(dòng)值的測(cè)試借用GB2429-81中膠砂流動(dòng)度模具，其具體做法是將圖1所示的模具置于平板上，注滿澆注料，隨即垂直拔起錐模，讓自流澆注料在平板上自由流動(dòng)，2min后測(cè)定平板上澆注料4處直徑（均勻選?。∑淦骄底鰹闈沧⒘系钠骄粤髦睆紻f，流動(dòng)值按如下計(jì)算公式：

流動(dòng)值（％）＝100％×（Df－100）/100 （1）

3 結(jié)果分析與討論

3.1減水劑A與減水劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

減水劑摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著減水劑A與減水劑B摻量的增加，自流澆注料的流動(dòng)值均逐漸增大。減水劑A的摻量在達(dá)到0.15%時(shí)，如果繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑A的適宜摻量為0.15%。而從摻加了減水劑A后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值僅有40%，不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流平，因此，減水劑A不適宜作為此自流澆注料的外加劑。減水劑B的摻量在達(dá)到0.2%后繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑B的適宜摻量為0.2%。從摻加了減水劑B后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值接近了140%。因此，減水劑B適宜作為此自流澆注料的外加劑。

3.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值與脫模強(qiáng)度的影響

3.2.1促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

促硬劑A與促硬劑B摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖3所示。

由圖3可以看出，當(dāng)促硬劑A摻量為0.05%及以下時(shí)，自流澆注料的初始流動(dòng)值與放置15min后的流動(dòng)值均在130%以上，可以滿足噴煤管用自流澆注料的施工流動(dòng)性與施工時(shí)間。當(dāng)促硬劑A摻量達(dá)到0.07%時(shí)，自流澆注料的流動(dòng)值不足100%，且放置15min后的流動(dòng)值不足20%。因此，促硬劑A摻量不宜超過(guò)0.05%。促硬劑B摻量在所有四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料初始流動(dòng)值均在130%以上，但在0.005%和0.007%摻量下，自流澆注料放置15min后的流動(dòng)值均低于100%。因此，從流動(dòng)值的保持時(shí)間來(lái)看，促硬劑B的摻量在0.005%以下較為合理。

3.2.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響

促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)如表3所示。

由表3可以看出，促硬劑A在四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料的脫?？拐叟c脫模耐壓強(qiáng)度均為0，表明促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度并沒(méi)有促硬的效果。而隨著促硬劑B摻量的增加，自流澆注料的脫模抗折強(qiáng)度與脫模耐壓強(qiáng)度均逐漸增大。但是在摻量達(dá)到0.003%時(shí)，繼續(xù)增加促硬劑B的摻量，自流澆注料的脫?？拐叟c脫模耐壓強(qiáng)度增大并不顯著。因此，促硬劑B在自流澆注料中的摻量選為0.003%較為合理。

3.3熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度及常溫強(qiáng)度的影響

經(jīng)過(guò)對(duì)前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析，選取D2組數(shù)據(jù)作為最后的試驗(yàn)配比，并將配比試樣進(jìn)行熱處理。同時(shí)，對(duì)熱處理試樣進(jìn)行了體密、強(qiáng)度等物理性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖4、圖5所示。

從圖4、圖5中可以看出，隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律，試樣的常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大再增大的變化規(guī)律。由于試樣熱處理溫度的提高，鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解導(dǎo)致試樣質(zhì)量減小，空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯，因而造成試樣在900℃和1100℃溫度下的體積密度的下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)，會(huì)使試樣有一定程度的收縮，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的體積密度又有一定程度的增大。另一方面，相關(guān)文獻(xiàn)[8~9]指出鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解還會(huì)使水合鍵遭到破壞，原來(lái)的片狀、針狀晶體結(jié)構(gòu)不復(fù)存在。同時(shí)，由低密度的水化物轉(zhuǎn)化為高密度的無(wú)水礦物，摩爾體積減小、空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯。因此，試樣會(huì)出現(xiàn)在900℃和1100℃時(shí)強(qiáng)度下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)而產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的強(qiáng)度又有一定程度的增大。

4 結(jié)論

（1） 減水劑B的加入能使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，且最大自流流動(dòng)值接近140%；而減水劑A的加入雖然可以提高噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但是效果不佳，其自流流動(dòng)值最高只有40%。

（2） 促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度；而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。

（3） 隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律；而其常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大最后再增大的變化規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸秉權(quán),曾志明.新型干法水泥生產(chǎn)線耐火材料砌筑實(shí)用手冊(cè)

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[7] 劉磊,王周福.調(diào)凝外加劑對(duì)鋁酸鈣水泥的凝結(jié)硬化性能的影

響[C].2011全國(guó)不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2011.480~

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社,2000.491~492.

[9] 周季楠.水泥窯用堿性耐火材料及水泥工業(yè)用耐火材料的發(fā)展

動(dòng)向[C].水泥窯用耐火材料會(huì)議論文,2000.30~32.

基金項(xiàng)目：本文由國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAB03B03）提供資金支持。

endprint

摘 要：本文以85均質(zhì)礬土為自流澆注料的主要原料，純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，研究了不同減水劑對(duì)自流澆注料施工性能的影響；不同促硬劑對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響；不同熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度和強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明：減水劑B的加入能夠使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，而減水劑A的加入雖然可以改善噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流。促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度，而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。因此，減水劑B與促硬劑B適宜做為自流澆注料的外加劑，摻量選為0.2％和0.003％較為合理。

關(guān)鍵詞：自流澆注料；減水劑；促硬劑；流動(dòng)值；強(qiáng)度

1 前言

噴煤管是整個(gè)水泥窯燒成系統(tǒng)最關(guān)鍵的部位，也是耐火材料使用的薄弱環(huán)節(jié)。因此，研究如何提高噴煤管用耐火材料的使用壽命是一項(xiàng)具有重要意義的科技工作[1]。而澆注料的施工是影響澆注料使用壽命非常重要的原因之一，噴煤管澆注料在整模澆注施工時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)澆注料加水量過(guò)大，以及振搗不密實(shí)的情況，導(dǎo)致噴煤管用澆注料使用壽命過(guò)低，所以，研究無(wú)需振搗且性能優(yōu)良的噴煤管用自流澆注料，對(duì)提高噴煤管用耐火澆注料的使用壽命具有一定的意義。本文主要研究了不同減水劑與促硬劑對(duì)自流澆注料流動(dòng)值和脫模強(qiáng)度的影響，相關(guān)研究表明[2~3]：未加減水劑的耐火泥料需要8%的水才可發(fā)生觸變流動(dòng)，而加有三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的耐火泥料需6%~6.5%的水，加有機(jī)減水劑的耐火泥料需要5%~5.5%的水就能流動(dòng)。還有研究[4]提到用聚丙烯酸鈉作減水劑，當(dāng)加入量為0.1%時(shí)，耐火澆注料可獲得較高的流動(dòng)性；而當(dāng)加入量為0.15%時(shí)，用水量?jī)H為4.5%就可自流。這說(shuō)明有機(jī)減水劑的作用比聚磷酸鹽更為顯著。促硬劑對(duì)澆注料性能影響的研究較多[5~7]，相關(guān)研究表明：加入硫酸鈣、氯化鋰、碳酸鈉之后，做為澆注料結(jié)合劑的鋁酸鈣水泥漿體流動(dòng)值變小，初凝與終凝時(shí)間縮短，耐壓強(qiáng)度高于未加促硬劑的純鋁酸鈣水泥漿體強(qiáng)度，其中，以加入氯化鋰對(duì)純鋁酸鈣水泥前中期強(qiáng)度的提高最為明顯。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及配比

本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)配方以85均質(zhì)礬土（0%~1%、1%~3%、3%~5%）、碳化硅、硅灰、α-Al2O3微粉和純鋁酸鈣水泥為主要原料。表1為在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上加入不同外加劑后的兩組實(shí)驗(yàn)配方，試驗(yàn)加水量固定為6%。當(dāng)減水劑B的含量為0.02%保持不變，而改變促硬劑的含量時(shí)的試驗(yàn)配方組成如表2所示。

2.2試樣制備及檢測(cè)

按基礎(chǔ)配方及表1、表2配制的自流澆注料在強(qiáng)制攪拌機(jī)內(nèi)干混1min后加預(yù)定水量，強(qiáng)制攪拌3min后將自流澆注料按要求測(cè)定流動(dòng)值；部分配比澆注料按要求成型規(guī)格為40mm×40mm×160mm的試樣，然后自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模；按要求將試樣經(jīng)110℃×24h、900℃×3h、1100℃×3h及1400℃×3h的熱處理。分別按照YB/T5200-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的體積密度；按照YB/T5201-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度。流動(dòng)值測(cè)試設(shè)備照片和示意圖如圖1所示。

自流澆注料流動(dòng)值的測(cè)試借用GB2429-81中膠砂流動(dòng)度模具，其具體做法是將圖1所示的模具置于平板上，注滿澆注料，隨即垂直拔起錐模，讓自流澆注料在平板上自由流動(dòng)，2min后測(cè)定平板上澆注料4處直徑（均勻選取），取其平均值做為澆注料的平均自流直徑Df，流動(dòng)值按如下計(jì)算公式：

流動(dòng)值（％）＝100％×（Df－100）/100 （1）

3 結(jié)果分析與討論

3.1減水劑A與減水劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

減水劑摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著減水劑A與減水劑B摻量的增加，自流澆注料的流動(dòng)值均逐漸增大。減水劑A的摻量在達(dá)到0.15%時(shí)，如果繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑A的適宜摻量為0.15%。而從摻加了減水劑A后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值僅有40%，不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流平，因此，減水劑A不適宜作為此自流澆注料的外加劑。減水劑B的摻量在達(dá)到0.2%后繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑B的適宜摻量為0.2%。從摻加了減水劑B后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值接近了140%。因此，減水劑B適宜作為此自流澆注料的外加劑。

3.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值與脫模強(qiáng)度的影響

3.2.1促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

促硬劑A與促硬劑B摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖3所示。

由圖3可以看出，當(dāng)促硬劑A摻量為0.05%及以下時(shí)，自流澆注料的初始流動(dòng)值與放置15min后的流動(dòng)值均在130%以上，可以滿足噴煤管用自流澆注料的施工流動(dòng)性與施工時(shí)間。當(dāng)促硬劑A摻量達(dá)到0.07%時(shí)，自流澆注料的流動(dòng)值不足100%，且放置15min后的流動(dòng)值不足20%。因此，促硬劑A摻量不宜超過(guò)0.05%。促硬劑B摻量在所有四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料初始流動(dòng)值均在130%以上，但在0.005%和0.007%摻量下，自流澆注料放置15min后的流動(dòng)值均低于100%。因此，從流動(dòng)值的保持時(shí)間來(lái)看，促硬劑B的摻量在0.005%以下較為合理。

3.2.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響

促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)如表3所示。

由表3可以看出，促硬劑A在四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料的脫?？拐叟c脫模耐壓強(qiáng)度均為0，表明促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度并沒(méi)有促硬的效果。而隨著促硬劑B摻量的增加，自流澆注料的脫模抗折強(qiáng)度與脫模耐壓強(qiáng)度均逐漸增大。但是在摻量達(dá)到0.003%時(shí)，繼續(xù)增加促硬劑B的摻量，自流澆注料的脫模抗折與脫模耐壓強(qiáng)度增大并不顯著。因此，促硬劑B在自流澆注料中的摻量選為0.003%較為合理。

3.3熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度及常溫強(qiáng)度的影響

經(jīng)過(guò)對(duì)前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析，選取D2組數(shù)據(jù)作為最后的試驗(yàn)配比，并將配比試樣進(jìn)行熱處理。同時(shí)，對(duì)熱處理試樣進(jìn)行了體密、強(qiáng)度等物理性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖4、圖5所示。

從圖4、圖5中可以看出，隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律，試樣的常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大再增大的變化規(guī)律。由于試樣熱處理溫度的提高，鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解導(dǎo)致試樣質(zhì)量減小，空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯，因而造成試樣在900℃和1100℃溫度下的體積密度的下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)，會(huì)使試樣有一定程度的收縮，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的體積密度又有一定程度的增大。另一方面，相關(guān)文獻(xiàn)[8~9]指出鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解還會(huì)使水合鍵遭到破壞，原來(lái)的片狀、針狀晶體結(jié)構(gòu)不復(fù)存在。同時(shí)，由低密度的水化物轉(zhuǎn)化為高密度的無(wú)水礦物，摩爾體積減小、空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯。因此，試樣會(huì)出現(xiàn)在900℃和1100℃時(shí)強(qiáng)度下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)而產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的強(qiáng)度又有一定程度的增大。

4 結(jié)論

（1） 減水劑B的加入能使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，且最大自流流動(dòng)值接近140%；而減水劑A的加入雖然可以提高噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但是效果不佳，其自流流動(dòng)值最高只有40%。

（2） 促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度；而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。

（3） 隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律；而其常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大最后再增大的變化規(guī)律。

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基金項(xiàng)目：本文由國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAB03B03）提供資金支持。

endprint

摘 要：本文以85均質(zhì)礬土為自流澆注料的主要原料，純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，研究了不同減水劑對(duì)自流澆注料施工性能的影響；不同促硬劑對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響；不同熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度和強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明：減水劑B的加入能夠使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，而減水劑A的加入雖然可以改善噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流。促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度，而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。因此，減水劑B與促硬劑B適宜做為自流澆注料的外加劑，摻量選為0.2％和0.003％較為合理。

關(guān)鍵詞：自流澆注料；減水劑；促硬劑；流動(dòng)值；強(qiáng)度

1 前言

噴煤管是整個(gè)水泥窯燒成系統(tǒng)最關(guān)鍵的部位，也是耐火材料使用的薄弱環(huán)節(jié)。因此，研究如何提高噴煤管用耐火材料的使用壽命是一項(xiàng)具有重要意義的科技工作[1]。而澆注料的施工是影響澆注料使用壽命非常重要的原因之一，噴煤管澆注料在整模澆注施工時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)澆注料加水量過(guò)大，以及振搗不密實(shí)的情況，導(dǎo)致噴煤管用澆注料使用壽命過(guò)低，所以，研究無(wú)需振搗且性能優(yōu)良的噴煤管用自流澆注料，對(duì)提高噴煤管用耐火澆注料的使用壽命具有一定的意義。本文主要研究了不同減水劑與促硬劑對(duì)自流澆注料流動(dòng)值和脫模強(qiáng)度的影響，相關(guān)研究表明[2~3]：未加減水劑的耐火泥料需要8%的水才可發(fā)生觸變流動(dòng)，而加有三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的耐火泥料需6%~6.5%的水，加有機(jī)減水劑的耐火泥料需要5%~5.5%的水就能流動(dòng)。還有研究[4]提到用聚丙烯酸鈉作減水劑，當(dāng)加入量為0.1%時(shí)，耐火澆注料可獲得較高的流動(dòng)性；而當(dāng)加入量為0.15%時(shí)，用水量?jī)H為4.5%就可自流。這說(shuō)明有機(jī)減水劑的作用比聚磷酸鹽更為顯著。促硬劑對(duì)澆注料性能影響的研究較多[5~7]，相關(guān)研究表明：加入硫酸鈣、氯化鋰、碳酸鈉之后，做為澆注料結(jié)合劑的鋁酸鈣水泥漿體流動(dòng)值變小，初凝與終凝時(shí)間縮短，耐壓強(qiáng)度高于未加促硬劑的純鋁酸鈣水泥漿體強(qiáng)度，其中，以加入氯化鋰對(duì)純鋁酸鈣水泥前中期強(qiáng)度的提高最為明顯。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及配比

本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)配方以85均質(zhì)礬土（0%~1%、1%~3%、3%~5%）、碳化硅、硅灰、α-Al2O3微粉和純鋁酸鈣水泥為主要原料。表1為在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上加入不同外加劑后的兩組實(shí)驗(yàn)配方，試驗(yàn)加水量固定為6%。當(dāng)減水劑B的含量為0.02%保持不變，而改變促硬劑的含量時(shí)的試驗(yàn)配方組成如表2所示。

2.2試樣制備及檢測(cè)

按基礎(chǔ)配方及表1、表2配制的自流澆注料在強(qiáng)制攪拌機(jī)內(nèi)干混1min后加預(yù)定水量，強(qiáng)制攪拌3min后將自流澆注料按要求測(cè)定流動(dòng)值；部分配比澆注料按要求成型規(guī)格為40mm×40mm×160mm的試樣，然后自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模；按要求將試樣經(jīng)110℃×24h、900℃×3h、1100℃×3h及1400℃×3h的熱處理。分別按照YB/T5200-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的體積密度；按照YB/T5201-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量試樣的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度。流動(dòng)值測(cè)試設(shè)備照片和示意圖如圖1所示。

自流澆注料流動(dòng)值的測(cè)試借用GB2429-81中膠砂流動(dòng)度模具，其具體做法是將圖1所示的模具置于平板上，注滿澆注料，隨即垂直拔起錐模，讓自流澆注料在平板上自由流動(dòng)，2min后測(cè)定平板上澆注料4處直徑（均勻選?。?，取其平均值做為澆注料的平均自流直徑Df，流動(dòng)值按如下計(jì)算公式：

流動(dòng)值（％）＝100％×（Df－100）/100 （1）

3 結(jié)果分析與討論

3.1減水劑A與減水劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

減水劑摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著減水劑A與減水劑B摻量的增加，自流澆注料的流動(dòng)值均逐漸增大。減水劑A的摻量在達(dá)到0.15%時(shí)，如果繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑A的適宜摻量為0.15%。而從摻加了減水劑A后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值僅有40%，不能使?jié)沧⒘蠈?shí)現(xiàn)自流平，因此，減水劑A不適宜作為此自流澆注料的外加劑。減水劑B的摻量在達(dá)到0.2%后繼續(xù)增加其摻量，自流澆注料的流動(dòng)值增加并不明顯。因此，減水劑B的適宜摻量為0.2%。從摻加了減水劑B后的自流澆注料的流動(dòng)值來(lái)看，其最大值接近了140%。因此，減水劑B適宜作為此自流澆注料的外加劑。

3.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值與脫模強(qiáng)度的影響

3.2.1促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響

促硬劑A與促硬劑B摻量對(duì)自流澆注料流動(dòng)值的影響如圖3所示。

由圖3可以看出，當(dāng)促硬劑A摻量為0.05%及以下時(shí)，自流澆注料的初始流動(dòng)值與放置15min后的流動(dòng)值均在130%以上，可以滿足噴煤管用自流澆注料的施工流動(dòng)性與施工時(shí)間。當(dāng)促硬劑A摻量達(dá)到0.07%時(shí)，自流澆注料的流動(dòng)值不足100%，且放置15min后的流動(dòng)值不足20%。因此，促硬劑A摻量不宜超過(guò)0.05%。促硬劑B摻量在所有四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料初始流動(dòng)值均在130%以上，但在0.005%和0.007%摻量下，自流澆注料放置15min后的流動(dòng)值均低于100%。因此，從流動(dòng)值的保持時(shí)間來(lái)看，促硬劑B的摻量在0.005%以下較為合理。

3.2.2促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響

促硬劑A與促硬劑B對(duì)自流澆注料脫模強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)如表3所示。

由表3可以看出，促硬劑A在四個(gè)實(shí)驗(yàn)摻量下，自流澆注料的脫?？拐叟c脫模耐壓強(qiáng)度均為0，表明促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度并沒(méi)有促硬的效果。而隨著促硬劑B摻量的增加，自流澆注料的脫?？拐蹚?qiáng)度與脫模耐壓強(qiáng)度均逐漸增大。但是在摻量達(dá)到0.003%時(shí)，繼續(xù)增加促硬劑B的摻量，自流澆注料的脫?？拐叟c脫模耐壓強(qiáng)度增大并不顯著。因此，促硬劑B在自流澆注料中的摻量選為0.003%較為合理。

3.3熱處理溫度對(duì)自流澆注料體積密度及常溫強(qiáng)度的影響

經(jīng)過(guò)對(duì)前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析，選取D2組數(shù)據(jù)作為最后的試驗(yàn)配比，并將配比試樣進(jìn)行熱處理。同時(shí)，對(duì)熱處理試樣進(jìn)行了體密、強(qiáng)度等物理性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖4、圖5所示。

從圖4、圖5中可以看出，隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律，試樣的常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大再增大的變化規(guī)律。由于試樣熱處理溫度的提高，鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解導(dǎo)致試樣質(zhì)量減小，空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯，因而造成試樣在900℃和1100℃溫度下的體積密度的下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)，會(huì)使試樣有一定程度的收縮，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的體積密度又有一定程度的增大。另一方面，相關(guān)文獻(xiàn)[8~9]指出鋁酸鈣水泥水化物的脫水和分解還會(huì)使水合鍵遭到破壞，原來(lái)的片狀、針狀晶體結(jié)構(gòu)不復(fù)存在。同時(shí)，由低密度的水化物轉(zhuǎn)化為高密度的無(wú)水礦物，摩爾體積減小、空隙增大，而在中溫階段（800~1100℃）燒結(jié)作用尚不明顯。因此，試樣會(huì)出現(xiàn)在900℃和1100℃時(shí)強(qiáng)度下降。而隨著試樣熱處理溫度的進(jìn)一步升高，試樣中部分材料發(fā)生燒結(jié)而產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，因而導(dǎo)致試樣在1400℃的強(qiáng)度又有一定程度的增大。

4 結(jié)論

（1） 減水劑B的加入能使噴煤管用澆注料實(shí)現(xiàn)自流，且最大自流流動(dòng)值接近140%；而減水劑A的加入雖然可以提高噴煤管用澆注料的流動(dòng)值，但是效果不佳，其自流流動(dòng)值最高只有40%。

（2） 促硬劑B能夠明顯提高自流澆注料的脫模強(qiáng)度；而促硬劑A對(duì)自流澆注料的脫模強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響。

（3） 隨著熱處理溫度的提高，D2試樣的體積密度呈現(xiàn)先減小后基本不變?cè)僭龃蟮淖兓?guī)律；而其常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后變化不大最后再增大的變化規(guī)律。

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