微硅粉是影响耐火浇注料性能的重要因素

众所周知，微硅粉是耐火浇注料生产和使用中不可或缺的重要组成部分，微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入适量的硅灰，可起到如下作用：
　　1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
　　2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。
　　3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。
　　4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度。
　　5、是高强砼的必要成份，已有C150砼的工程应用。
　　6、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提高耐久性。
　　7、有效防止发生砼碱骨料反应。
　　8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时，更易生成莫来石相，使其高温强度，抗热振性增强。9、具有极强的火山灰效应，拌合混凝土时，可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应，形成胶凝产物，填充水泥石结构，改善浆体的微观结构，提高硬化体的力学性能和耐久性。
　　10、微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高混凝土的流变性能。
　　11、微硅粉的平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，可以填充在水泥颗粒空隙之间，提高混凝土强度和耐久性。
 
　　因此本文通过实验结论来解析微硅粉对耐火浇注料性能的影响。
　　试块振动成型后，在室温下自然养护24h后脱模，经110℃×24h烘干处理后，于每个试块的预留圆孔中放入25g渣样(粒度≤3mm)，进行1500℃×3h热处理，待试样自然冷却后，将试块沿圆孔中心线纵向剖开，测量侵蚀深度，以评价抗渣性的优劣。
　　3.4 试验方法
　　(1)依照上述基本配方a，保持硅灰4%不变，逐量掺加α-al2o3微粉：0、2、4、6、8???，同时降低特级矾土粉用量，以保持粉料总量不变;
　　(2)依照上述基本配方b，保持α-al2o3微粉4%不变，逐量掺加硅灰：0、2、4、6、8???，同时降低特级矾土粉用量，以保持粉料总量不变;
　　(3)依照上述基本配方c，α-al2o3微粉总量保持2%不变，详见p7表3.配方，作了6组试验;
　　(4) 依照基本配方a及b，分别成型抗渣试块。
　　4. 测试结果及讨论
　　4.1 微粉掺量对加水量及成型性能的影响
　　(1)α-al2o3微粉保持一定量不变，随硅灰掺量增加，用水量呈下降趋势
　　图1.硅灰掺量对加水量的影响
　　(2)硅灰保持一定量不变，随α-al2o3微粉掺量增加，用水量变化不大，即α-al2o3微粉对材料的成型性能影响不大
　　图2. α-al2o3微粉对加水量的影响
　　(3) 当仅用硅灰4%，不掺加α-al2o3微粉，加水量6%;当仅用α-al2o3微粉4%，不掺加硅灰，加水量9%;可见，硅灰的填充效果及减水性均好于α-al2o3微粉。
　　(4)超微粉的填充效果不仅取决于它的细度，还与微粉的形状及活性有关。硅灰呈中空球状有活性，其作用优于α-al2o3微粉。
　　(5)超微粉用量有个最佳值超微粉用量过少时，骨粉料间的空隙未填充满，水用量过大，体积密度小，显气孔率高;当超微粉用量过高时，填充空隙有余，剩余的超微粉需用水，且不密实，显气孔率也无变化;超微粉用量适宜时，掺加的超微粉将全部填充到浇注料的孔隙中而无不足或剩余，致使包覆的游离水释放出来，润湿颗粒的表面，使之具有良好的触变性。在浇注料振动成型时，由于内粘滞阻力和屈服应力的值较小，球型超微粉的运动摩擦力也小，因此浇注料具有良好的流动性。
　　(6)硅灰的减水性能等虽然优于α-al2o3微粉，但由上可知，两种微粉配合使用效果更好。在本试验中硅灰加入量6%，α-al2o3微粉加入量2%，为最佳。
　　4.2 超微粉用量对强度的影响
　　(1)硅灰用量对强度的影响
　　α-al2o3微粉掺量保持不变，随硅灰用量增加，烘干耐压强度显著提高
　　图3.硅灰用量对烘干耐压强度的影响
　　(2)α-al2o3微粉用量对强度的影响
　　硅灰掺量保持不变，随α-al2o3微粉用量增加，烘干耐压强度呈下降趋势(见下页图4.)
　　(3)当不加硅灰，只加α-al2o3微粉4%，烘干耐压强度为9.8mpa;当不加α-al2o3微粉，只加硅灰4%，烘干耐压强度为27.4mpa;可见，单独使用硅灰的效果优于单独使用α-al2o3微粉的效果。
　　(4)两种微粉配合使用时，其用量有一个最佳值。应根据耐火骨料、粉料、水泥的品种、品级和用量，合理选择超微粉的品种及确定适当用量。同时，应注意选取相应的外加剂。
　　图4.α-al2o3微粉用量对烘干耐压强度的影响
　　4.3 α-al2o3微粉细度对材料性能的影响
　　(1)烘后强度以第②组最高，第⑤组次之;烧后强度以第⑤组最高，第②组次之。
　　(2)第⑤组，即不同细度的α-al2o3微粉复合使用，强度较高;如果只用一种α-al2o3微粉，可参照第②组采用细度为5μm的中细度粉。
　　表3. α-al2o3微粉细度对材料性能的影响
　　编 号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
　　基本配方 c c c c c c
　　α-al2o3微粉 (%) 细 2 0 0 1 10
　　中 0 2 0 1 0 1
　　粗 0 0 2 0 1 1
　　耐压强度 (mpa) 110℃×24h 51.6 57.2 48.452.4 57.6 50.2
　　1400℃×3h 29.6 27.6 28 20.8 34.820.0
　　抗折强度 (mpa) 110℃×24h 8.19 9.47 4.684.09 6.66 4.68
　　1400℃×3h 1.63 5.15 2.22 3.98 5.851.76
　　注：细——细度为2μm的α-al2o3微粉
　　中——细度为5μm的α-al2o3微粉
　　粗——细度为800目的α-al2o3微粉
　　4.4 超微粉对材料抗渣性能的影响
　　(1)如果材料致密度较高，显气孔率较低，熔渣便不易渗入到耐火
　　材料内部，其抗渣性能相应也会优良一些。我们知道，在配制低水泥系列浇注料时，只要超微粉使用得当，便可配制出相对致密的浇注料，可以提高其抗渣侵蚀性。因此，由基础配方a及b，做了若干组试验，以观察其对抗渣性的影响。
　　(2)由试验可知，如果超微粉用量过高，会增加材料中游离石英的
　　含量，致使其渣渗透深度显著增大，即导致了材料抗渣性的下降。
　　(3)如果超微粉用量适宜(在本试验条件下，6~10%左右)，材料
　　抗渣性最好。
　　5. 结论
　　(1) 两种微粉配合使用，材料性能较好;
　　(2)单独使用一种微粉时，硅灰效果优于α-al2o3微粉;
　　(3)当α-al2o3微粉用量一定时，增大硅灰，水用量显著降低。
　　(4)本试验条件下，超微粉适宜用量：硅灰 6%，α-al2o3微粉2%，此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。
 

编辑：小薇