常用的耐火澆注材料高溫結(jié)合劑包括鋁酸鈣水泥、水合氧化鋁、硅溶膠、鋁凝膠粉末結(jié)合劑等。每種結(jié)合劑的作用機理和使用榮盛耐材點不同，通過選擇不同的高溫結(jié)合劑，可以獲得不同的施工狀態(tài)、強度開發(fā)和高溫性能，以滿足不同工況的需要。介紹了耐火澆注材料常用高溫結(jié)合劑的類別和作用機制。
常用高溫結(jié)合劑及其榮盛耐材點：
1.鋁酸鈣水泥
鋁酸鈣水泥是目前耐火澆注料中應(yīng)用廣泛的結(jié)合劑。常用的有鋁酸鈣水泥。含尖晶石鋁酸鈣水泥。其使用榮盛耐材點是早期強度高，能在短時間內(nèi)(6?24h)獲得高強度，施工性能可控，性能穩(wěn)定均勻。然而，CaO雜質(zhì)被引入耐火材料中作為結(jié)合劑。隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的進步，耐火澆注料逐漸向低水泥(Cao2.5%?0.2%)、超低水泥(Cao1.0%?0.2%)、無水泥(Cao0.2%以下)方向發(fā)展，盡量降低Cao含量，以減少其對高溫性能的影響。
鋁酸鈣水泥是一種水硬性結(jié)合劑。水泥的水化過程是水泥與水接觸后，水泥中的礦物相與水發(fā)生反應(yīng)，伴隨著物相、顯微形狀和材料強度的變化。水泥水化是一種多相多層次的相互關(guān)聯(lián)反應(yīng)。目前比較成熟的水化過程理論如下:水泥與水混合接觸時，開始溶解Ca2+和Al(OH)4-，溶解飽和后開始結(jié)晶成核形成亞穩(wěn)態(tài)CAH10.C2AH8。在水化產(chǎn)物沉淀沉淀之前，需要經(jīng)過一個誘導(dǎo)期來克服成核勢壘。水化產(chǎn)物成核后，結(jié)晶長大形成互鎖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，決定水泥的凝結(jié)時間和強度。CAH10-一般在6.24h生成，C2AH8-一般在24h后出現(xiàn)。當(dāng)環(huán)境溫度升榮盛耐材21℃以上時，介穩(wěn)態(tài)CAH10.C2AH8轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)。AH3溶膠相可以在低溫下形成，但在干燥過程中，大量的AH3相會導(dǎo)致材料爆裂的風(fēng)險，因此鋁酸鹽水泥一般在27℃以上維護，維護系統(tǒng)在3038℃以下的濕環(huán)境中覆蓋一層抗?jié)B膜維護24小時。硅粉、活性氧化鎂等物相也會影響水化機制。水泥的水化產(chǎn)物有不同的形狀，CAH10是針狀或六邊形的棱柱，C2AH8是板狀或盤狀，C3AH6是立方體，AH3是粒狀的。
2.硅溶膠
硅溶膠，即氧化硅溶膠，是分散在水中的SiO2膠體顆粒形成的膠體溶液，多為乳白色透明液體。耐火材料中硅溶膠的SiO2含量一般為25%-30%，多采用NaOH.NH4OH.Na2SiO3作為穩(wěn)定劑。
硅溶膠為膠團結(jié)構(gòu)，顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)為硅氧烷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表Si-）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表層覆蓋硅羥基（一個SiOH）和羥基（一個OH）。當(dāng)硅溶膠用作耐火澆注料的結(jié)合劑時，應(yīng)加入促凝劑，破壞膠粒結(jié)構(gòu)，促進凝結(jié)。硅溶膠在顆粒之間填充，形成凝膠，與枝鏈連接，凝結(jié)后提供早期強度。
硅溶膠作為一種結(jié)合劑，但澆注料具有優(yōu)異的燒結(jié)性，可以快速安全地烘烤。缺點是加水量高，施工性能差，早期強度低，硬化過程影響因素多，可控性差，硅溶膠為溶液，難以儲存和運輸。
3.鋁凝膠粉
鋁凝膠粉是一種粉末結(jié)合劑，主要成分為氧化鋁，雜質(zhì)含量低，反應(yīng)活性高，可作為無水泥澆注料或少量鋁酸鈣水泥，制備超低水泥澆注料。
鋁凝膠粉與水接觸后，可形成溶膠，填充在顆粒之間，逐漸凝結(jié)，相互連接，提供強度。顆粒較細，可有效填充氣孔，降低加水量，降低氣孔率，提高接觸質(zhì)點數(shù)量，有利于改善后續(xù)固相反應(yīng)。鋁凝膠粉的高反應(yīng)活性使其更容易參與陶瓷相反應(yīng)的促進和燒結(jié)。
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