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不定形耐火材料作业性能

作者:admin 发布日期: 2020-01-02 二维码分享

评估不定形耐火材料施工操作难易程度的性能称为作业性能,也称施工性能。作业性能的好坏直接影响施工效率和施工体质量。好的作业性能应当指材料能够在较省时省力的情况下完成施工,并可取得较好的施工体质量。但对不同状态的材料采用不同的施工方法,有其不同的作业性能要求,如对浇注料要求具有良好的流动性,可塑料要求局部较好的附着率等。因此不定形耐火材料的作业性能包括有和易性、稠度、触变性、流动值、铺展性、可塑性、附着率、马夏值、凝结性和硬化性等。

和易性

衡量不定形耐火材料干混合料加水(或液状结合剂)搅拌混合达到均匀时的难易程度称为和易性。混合料的和易性与材料的材质、粒度组成和拌合液体的黏度有关。难拌合的混合料拌合时需较大的混合能,尤其是加入黏度较高的液状结合剂拌和时,需要用高功率的搅拌机来拌合。反之,易拌合的混合料拌合时,所需的混合能较小、所需的搅拌机功率也小。因此,根据搅拌时输入搅拌机的功率大小可以判断和易性的难易。现在已有一种新型的测定不定形耐火材料流变特性的流变仪,测定其混合能的大小来评估和易性的难易程度。

不定形耐火材料的和易性通过调整其颗粒度组成(骨料与粉料比例、粉料细度等)和加入分散剂(减水剂)可改善其和易性。另一方面,骨料颗粒形状对和易性也有较大影响、不规则形状的骨料、如片状、柱状、尖角状等颗粒,搅拌混合时,摩擦阻力大,和易性差。而球状或近球状颗粒,混合时摩擦阻力小、和易性较好。

稠度

评估浆体状不定形耐火材料(如耐火泥浆、压注耐火材料、耐火涂料等)流动性的标准称为稠度。流动性愈大、稠度愈小。浆体的流动性与浆体(固体粉料-水系悬浮液)中的固体/液体之比有密切关系、固/液比愈大、浆体的流动阻力也愈大、自由流动值也就愈低。除固/液比的影响因素外,固态粉料的粒度分布、固体粒子的形态、调和液的黏度以及添加剂(分散剂或解胶剂)的性质与加入量也有密切关系。其中尤其是分散剂(或解胶剂)的性质与加入量影响较大,不同性质的固体粉料应选用不同性质的分散剂(或解胶剂)。

稠度的测定比较简单,中国冶金工业标准(YB/T512-1993)中耐火泥浆稠度试验方法是采用一定质量的铝质圆锥体自由沉入装在一定容积的容器中浆体内的深度来衡量其稠度。而YB/T5202-1993“致密耐火浇注料稠度测定和试样制备方法”是将浆体倒入固定体积的容器中,测定浆体从容器下部固定直径的出料口流出的时间来相对评估其稠度,流出时间愈短其稠度愈小。

流动性(流动值)

衡量耐火浇注料震动浇注或自流浇注施工难易的一个技术指标是用流动值来表示。流动值愈大的浇注料,愈易于充填模型和表面摊平,也愈获得均匀结构的施工体,施工方便。因此流动值是浇注料的一个很重要的作业性指标。

但影响浇注料流动值的因素很大,包括浇注料的粒度分布、骨料的颗粒形貌、分散剂的性质与加入量、加水量和混合搅拌工艺等。其中粒度分布和分散剂的性质为主要影响因素。浇注料的粒度分布是通过粒度分布系数q值来控制,震动施工的浇注料粒度分布系数q值一般取0.26~0.35,而自流施工的浇注料一般q值取0.21~0.26.分散剂要根据浇注料基质的粉料组成来选择,有用无机电解质类分散剂,也有用有机高分子表面活性剂,加入量一般为0.05%~0.2%

浇注料流动值的测定多数是采用跳桌测定仪来测定。测定方法是:先将一只高为60mm,上口内径为70mm,下口内径为100mm的截头圆锥筒置于跳桌的带同心圆刻度的玻璃板桌面上,然后将拌合好的浇注料倒入截头圆锥筒内,表面抹平后,抽去圆锥筒,以每秒一次的速度上下跳动15次后,从相互垂直的两个方向测定浇注料在玻璃板上铺展的直径、取其平均值Dmean,按下式计算流动值f·v

f·v=(Dmean-100)/100

对自流浇注料来说,其流动值测定步骤与上述相似,只是不予以跳动振动,抽去圆锥筒后,待浇注料自流铺展2~3min后,再测定其铺展后的直径,计算方法相同。

铺展性

衡量泥浆状或泥膏状耐火材料(耐火泥浆、耐火涂抹料)用抹刀涂敷于耐火制品或耐火砌体表面上的难易程度的指标称为铺展性。对这类浆状或膏状耐火材料,一般要求具有一定的黏塑性,以使涂敷材料在抹蔓过程中既易于均匀展开又不发生干涸(保水性好)或流淌。

这类浆状或膏状耐火材料铺展性的好坏主要是靠外加剂来调节,所用的外加剂有增塑剂、保水剂等,如塑性黏土、羧甲基纤维素、甲基纤维素钠盐、木质素磺酸盐、糊精、硅溶胶等,其中羧甲基纤维素、甲基纤维素既具有增塑作用又具有保水作用。

铺展性的好坏目前尚无确切的测定方法,多数以施工者的感觉为准,但对耐火泥浆来说、是以涂敷于砌体上的泥浆允许来回揉动的时间来衡量铺展性的好坏。中国冶金工业标准YB/T5122-1993“耐火泥浆粘结时间试验方法”中规定,用稠度为320~380的耐火泥浆,涂敷于230mm×114mm的标准砖面上,并在砖面上放上直径中为3mm的两根隔离棒(平行放,间距为170mm,再在其上面重叠放上一块标准砖,对上面的砖作来回揉动,直至不能揉动时的时间为粘结时间,此时失去铺展性。

可塑性

块状耐火泥料在外力作用下能产生形变而不开裂或溃散,外力解除后能保持变形后的形状称为可塑性。可塑性是用可塑性指数表示。可塑性指数是衡量材料的可塑性或材料施工难易程度的一个很重要指标。

不同的材料(如可塑性黏土和耐火可塑料)是用不同的专用仪器和测定方法来测定其可塑性指数。中国冶金工业标准YB/T5119-1993“黏土质和高铝质耐火可塑料可塑性指数试验方法”中所用仪器如图17-4所示。试验程序为:先按标准方法规定在测定仪上将可塑料制成直径为φ50mm,高为(50±2mm的试样,然后将试样放在仪器的垫座上,测取受冲击前试样的高度L0mm),经受仪器上的重锤冲击3次后,测取受冲击后试样的高度L值。再按下式计算可塑性指数Wa%


Wa%=L0-L/L0

按此法测定,一般要求耐火可塑料的可塑性指数在15%~40%之间较合适。影响耐火可塑料的可塑性指数的因素比较多,但主要影响因素有:

(1)可塑泥料中粗骨料大于100μm和细粉小于100μm之比,一般是随着细粉含量的提高可塑性增大。这是因为细度的提高,粒子间的接触点增多,易于发生位移所致;

(2)-液相之间的体积比,可塑料的水含量有一定范围,随粉料的性质不同一般波动在9%~13%(质量比)之间,水分含量太低或太高均难以获得合适的可塑性指数。水在可塑料受外力作用时起着一定的润滑作用,又可在变形后的可塑料中的粒子间形成“液桥”,在粒子间的范德华引力和毛细管力的作用下保持变形后的可塑料形状;

(3)增塑材料(如塑性黏土)或增塑剂的性质与加入量,一般要求增塑材料具有适当的保水性能(吸水率)和在集料颗粒之间起着润滑作用

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