近年来,耐火浇注料及其预制件的应用范围不断扩大,使用量不断增加。然而,经常发现一些高铝耐火浇注料在养护或制成预制件贮存过程中有粉化、崩毁、剥落现象。这一现象带来的危害性,已引起人们的重视,并开始对这种粉化现象进行了研究。一般认为,造成这种耐火浇注料损坏的原因是浇注料在大气中的碳酸化、硫酸化过程引起水化物分解,强度下降。同时,浇注料中水分向表面的迁移、蒸发,使可溶性盐类不断在表面析出,其中一部分含结晶水的盐类因风化失去结晶水而发生体积变化,加剧了损坏过程。
河南耐火材料厂对实际生产过程中出现损坏的高铝浇注料表面析出物进行了分析,并在实验室证实了高铝耐火浇注料损坏过程。
1 高铝浇注料粉化现象
高铝水泥耐火浇注料或预制件在养护过程中经常有不同程度的粉化、剥落现象。对高铝浇注料养护过程中的表面白色析出物进行X射线衍射分析得知,其主要物相是Na2SO4,除此之外,还有少量的刚玉相和莫来石相,刚玉相和莫来石相是这种高铝浇注料的主要物相。
空气中的酸性气体CO2、SO2、H2S是高铝浇注料发生碳酸化和硫酸化现象的原因之一,而现场浇注料用水质量也不容忽视,尤其是水中的SO42-和H+,对高铝水泥水化物也起一定的侵蚀作用。
2 验证
从实际现场高铝浇注料粉化现象看,高铝浇注料暴露在空气中损坏与其硫酸化、碳酸化过程以及水源质量有关。在实验室选择了一种轻质浇注料引入高铝水泥作为结合剂,用磷酸盐为分散剂。考虑水源质量、养护条件以及在浇注料中添加外加剂(Na2SO4和Na2CO3),验证上述因素的影响。
2.1 水源质量与养护条件的影响
轻质浇注料经振动成型,制成40mm××160mm的试样。所用的水源有蒸馏水、大峪沟自来水,浇注成型24h后脱模,采用自然养护和密封养护两种方法。结果发现:自然养护3～5d后无论是用蒸馏水还是自来水,其试样的成型表面均出现白色析出物,表面开始脱皮、剥落。用自来水的试样表面析出物明显多于用蒸馏水的试样。而对于密封条件下养护的试样,用蒸馏水的试样未发现有这种现象,而用自来水的试样与其在空气中养护相似,其表面也有白色析出物产生,析出物成分与大体积预制件表面出现的析出物基本一样,为硫酸盐和碳酸盐。这说明养护方法和水源质量对浇注料的影响不容忽视。
2 外加剂影响
在轻质浇注料中分别引入固体Na2CO3和后,浇注料的加水量明显要高于未添加这两种外加剂的试样,而且随着两种外加剂加入量的增加,加水量有增长的趋势,这与两种外加剂有促凝作用有关。在可浇注条件下,引入Na2CO3试样的加水量高于加Na2SO4的试样。在自然养护过程中,所有试样表面均出现白色析出物,然后有粉化、剥落现象。三种浇注料养护12h脱模,24h后强度均达到最高值,4d后强度又降至最低,这可能与水泥主要水化产物CAH10、C2AH8、C3AH6之间的转变有关。随着时间的延长,试样强度有降低的趋势,外加Na2CO3的试样强度最低,加Na2SO4的次之,而未引入添加剂的试样因其在空气中养护和水源的缘故,也发生粉化,强度下降。
通过研究发现高铝浇注料表面析出物与以下因素有关：
（1）高铝浇注料损坏后的表面析出物与其暴露在大气中遭受CO2、SO2、H2S等酸性气体侵蚀而引起硫酸化、碳酸化过程以及水源质量有关。
（2）防止高铝浇注料损坏发生的措施可以从考虑养护条件和所用水源质量等因素入手。
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