焙燒溫度對耐磨鋼纖維澆注料性能的影響課程設(shè)計(jì)論文

1、焙燒溫度對耐磨鋼纖維澆注料性能的影響 摘要本實(shí)驗(yàn)采用特級礬土熟料為主要原料，以高鋁水泥為結(jié)合劑，鋼纖維為外加劑，研究了不同焙燒溫度對耐磨鋼纖維澆注料的耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、燒后線變化率及施工性能的影響。結(jié)論是耐壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度，燒后線變化率，密度隨著焙燒溫度的增高而降低。關(guān)鍵詞：耐磨鋼纖維澆注料，焙燒溫度，物理性能abstractthis experiment adopts the special grade bauxite clinker as main raw materials, with high alumina cement as binder and steel fibre as a

2、dmixture, studied different calcination temperature on the wear of steel fiber reinforced castable after compressive strength, flexural strength, burning rate and the influence of the construction. conclusion is compressive strength, flexural strength, after firing line rate, density and decreased a

3、s the calcination temperature increased.key words: wear resistant steel fiber reinforced castable、calcination temperature、physical properties目錄1.緒論31.1不定型耐火材料概述31.1.2不定型耐火材料組成41.1.3不定性耐火材料制備技術(shù)51.2鋼纖維澆注料61.2.1澆注料的簡述61.2.2鋼纖維澆注料簡述71.2.3鋼纖維的增強(qiáng)的原理71.2.4鋼纖維耐磨澆注料的性能81.2.5影響耐磨鋼纖維澆注料性能的主要因素81.3實(shí)驗(yàn)原料91.3.1特級礬

4、土91.3.2高鋁水泥101.4實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x112實(shí)驗(yàn)過程122.1實(shí)驗(yàn)原料122.2實(shí)驗(yàn)設(shè)配122.3實(shí)驗(yàn)方案132.3.1耐火澆注料混料過程132.3.2耐火澆注料的烘干142.3.3耐火澆注料的焙燒142.3.4耐火澆注料性能測試152.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析192.4.1體積密度數(shù)據(jù)分析192.4.2線變化率分析202.4.3抗壓強(qiáng)度分析212.4.4抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析223.結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25小四號宋體1.緒論1.1不定型耐火材料概述不定型耐火材料是由骨料和粉料、結(jié)合劑或另摻外加劑一一定比例組合成的混合料，能直接實(shí)用或加適當(dāng)?shù)囊后w調(diào)配后使用。即該料是一種不經(jīng)過煅燒的新型耐火材料，其

5、耐火度不低于15801.1.1不定型耐火材料分類（不用縮進(jìn)）不定型耐火材料品種繁多，由生產(chǎn)方法和使用方法可分為混凝土、澆注料、可塑料、搗打料、噴補(bǔ)料、投射料、涂抹料、干式搗打料、火泥料，各種補(bǔ)爐料(瀝清結(jié)合大面補(bǔ)爐料、馬丁砂等)也屬于不定型之列。盡管不定型產(chǎn)品名稱繁多，其典型生產(chǎn)方法可歸為以下三種主要形式：（首行縮進(jìn)二個(gè)字）1混凝土?；炷良夹g(shù)出現(xiàn)的較早，它是不定型產(chǎn)品中的定型產(chǎn)品，熱上窯爐有些部位如均熱爐加熱爐爐頂爐墻，回轉(zhuǎn)窯的前后口圈、下料斜坡、卸料室墻壁等處，都町以設(shè)計(jì)成大形砌體(加熱爐頂塊重3-4噸)做成混凝土?；炷恋呐．a(chǎn)方法，是將澆注料注入模型中，振動成型，脫模后熱處理，提供給用戶

6、的除塊大、體重之外，在使用上和機(jī)壓磚沒有本質(zhì)區(qū)別。這種在生產(chǎn)廠家完成的澆注料用水量比現(xiàn)場澆注少10以上，加工質(zhì)量好，且質(zhì)量穩(wěn)定。由于磚大、重，現(xiàn)場須有起重吊裝設(shè)備，只要現(xiàn)場可以吊裝施工，應(yīng)盡量采用混凝土，也可以做成稍小些形體，幾個(gè)人能抬得動就行?；炷敛豁氂脩糇鎏厥獾臒崽幚恚瑑x此一點(diǎn)就很有意義。（首行縮進(jìn)二個(gè)字）2澆注料。澆注料是耐火材料廠提供原料和配料方案，現(xiàn)場加工，用振動棒密實(shí)，養(yǎng)護(hù)后須熱處理，由于受現(xiàn)場條件限制質(zhì)量不穩(wěn)定，但澆注料的整體性好于混凝土，對澆注料質(zhì)量至關(guān)重要的用水量和熱處理兩個(gè)方面不如混凝土，原料的消耗比混凝土多58。（首行縮進(jìn)二個(gè)字）3可塑料。從生產(chǎn)方法上說可塑料介于混凝土

7、和澆注料中間。它由耐火材料廠先將“澆注料”做成具有可塑性的泥條，配料中有緩凝劑，由塑料袋封裝，在現(xiàn)場進(jìn)行施工和熱處理。可塑料施上中的最大問題是打結(jié)接茬處易起皮脫落，緩凝劑用量不當(dāng)或是塑封不良易硬化結(jié)塊。（首行縮進(jìn)二個(gè)字）1.1.2不定型耐火材料組成包括耐火骨料和粉料、結(jié)合劑、外加劑等。其用量應(yīng)根據(jù)不定形耐火材料的不同品種和用途決定。一般情況下骨料用量約占65以上，粉料用量約為1035，結(jié)合劑用量為815，外加劑通常少于1，極少超過4，用水(或液體)為812。而在低水泥耐火澆注料中，作為結(jié)合劑的水泥用量和用水量都降低，而耐火泥漿中，用水(或液體)量都大為增加。（首行縮進(jìn)二個(gè)字，下同）（1）骨料和

8、粉料骨料分為粗骨料(3mm)、細(xì)骨料(30.088mm)、粉料分為細(xì)粉料(0.0880.01mm)、超細(xì)粉(0.01mm)。骨料在組成中用量最多并起骨架作用。粉料除起著填充空隙、改善施工性能和保證密實(shí)作用外，有時(shí)還與某些結(jié)合劑發(fā)生反應(yīng)，使不定形耐火材料具有強(qiáng)度或改善其他性能。粉料可采用與骨料相同的材質(zhì)(見耐火粉料)，應(yīng)用中粉料的材質(zhì)往往高于骨料的材質(zhì)。選用隔熱骨料時(shí)，其顆粒容重應(yīng)小于1.2gcm3。骨料的顆粒級配有連續(xù)級配和間斷級配之分，間斷級配是抽掉連續(xù)級配中某一粒度區(qū)間而成。在不定形耐火材料原料配制中，由于所用骨料的最大粒徑偏小，一般采用連續(xù)級配，合理選擇優(yōu)良的顆粒形狀和級配，可以獲得最大

9、的密實(shí)度和良好的施工性能。不同品種的不定形耐火材料應(yīng)選擇適宜的顆粒級配，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)使用要求通過試驗(yàn)確定其顆粒級配組成。（2）結(jié)合劑不定形耐火材料在使用前未經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，顆粒間依靠結(jié)合劑的作用粘結(jié)為整體，并使構(gòu)筑物或制品具有一定的強(qiáng)度。一般認(rèn)為結(jié)合劑將結(jié)合物結(jié)合為整體是取決于結(jié)合物本身的凝結(jié)硬化性質(zhì)和結(jié)合劑與結(jié)合物之間產(chǎn)生的粘結(jié)作用。結(jié)合劑必須能與耐火骨料和粉料的表面最大限度地接觸，此外還應(yīng)具有硬化時(shí)的體積穩(wěn)定性。（3）外加劑不定形耐火材料采用的外加劑種類較多，主要有促硬劑、減水劑、膨脹劑等。a促硬劑，也稱促凝劑。不同品種的結(jié)合劑應(yīng)選用各自需要的促硬劑。例如以粘土為結(jié)合劑時(shí)常溫強(qiáng)度很低，為提

10、高其強(qiáng)度，必須加入促硬劑，一般采用硅酸鹽水泥或氧化鈣作為促硬劑。以磷酸鹽為結(jié)合劑時(shí)，常用的促硬劑有氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鋁、氟化銨等，其中以氧化鎂使用最為普遍，中國則采用硅酸鹽水泥或鋁酸鹽水泥，其中以鋁酸鹽水泥使用最為普遍。b減水劑。主要用于以水泥為結(jié)合劑的耐火澆注料、耐火可塑料及耐火泥漿等不定形耐火材料中，采用的減水劑有萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、木質(zhì)素磺酸鈣、磺化焦油類、烷基磺酸鈉、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、六偏磷酸鈉、酒石酸、尿素、三聚磷酸鈉、鹽酸羥胺、葡萄糖酸鈉等，這些減水劑有的可以單獨(dú)使用，有的可以復(fù)合使用，以增強(qiáng)減水效果。c膨脹劑。為提高不定形耐火材料的體積穩(wěn)定性，不定形耐火材料作為整體爐襯或

11、預(yù)制構(gòu)件使用時(shí)，必須具備良好的體積穩(wěn)定性，而某些不定形耐火材料往往因?yàn)楦邷厥湛s而產(chǎn)生裂縫、龜裂和剝落現(xiàn)象，因此加入各種膨脹劑以期改善其性能，如粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)不定形耐火材料可選用石英、軟質(zhì)粘土、藍(lán)品石等作為膨脹劑。以石英作為膨脹劑時(shí)，利用石英在12001470溫度范圍內(nèi)，-石英不斷轉(zhuǎn)化為半安定性石英產(chǎn)生的體積膨脹。以磷酸鹽為結(jié)合劑時(shí)，加入適量生粘土，利用其加熱時(shí)所產(chǎn)生的二次莫來石化也可以起到膨脹作用。膨脹劑中以藍(lán)晶石應(yīng)用最多，藍(lán)晶石在高溫煅燒時(shí)，于l300開始分解，不可逆地轉(zhuǎn)化為莫來石并析出sio2，到13601400分解加快，1500后出現(xiàn)石英玻璃和莫來石，伴隨這些反應(yīng)產(chǎn)生約1012體積膨脹。

12、除了上述常用外加劑外，根據(jù)配制不同品種不定形耐火材料的需要，比較經(jīng)常采用的還有增塑劑、保存劑、發(fā)泡劑、緩凝劑等。1.1.3不定性耐火材料制備技術(shù)過去配制不定形耐火材料所用的原料是以緞燒的天然原料, 生產(chǎn)定形耐火制品的廢料和用后回收廢料為主, 因而影響不定形耐火材料的使用溫度的提高和使用效果。而現(xiàn)在已逐漸使用人工合成原料和人工提純原料。不定形耐火材料的制備工藝，包括材質(zhì)的選擇、顆粒級配的確定、結(jié)合劑和外加劑的選用、以及加工流程的確定，是根據(jù)使用條件和使用環(huán)境、以及所采用的施工方面。配制不定形耐火材料的粒狀原材料總稱為耐火集料。耐火集料分為骨料和粉料，集料顆粒粒徑大于0.088mm(或0.074m

13、m)的稱為骨料，在不定形耐火材料中起骨架作用。集料顆粒小于0.088mm(或0.074mm)稱為粉料，由于它起著包埋骨料或充填于骨料顆粒之間空隙的作用，因此又稱為基質(zhì)，其中0.088mm至l0m的稱為細(xì)粉，小于l0m的稱為超細(xì)粉(或微粉)。我們可以根據(jù)andreassn或者dinger-funk粒度分布方程來進(jìn)行顆粒級配。這個(gè)過程中主要是控制粒度分布系數(shù)q值，q值是根據(jù)物料的作業(yè)性能和物理性能要求來確定的。andreassn 方程： dinger-funk方程：d：粒度；dl：最大粒度；ds：最小粒度；q：常數(shù)把由耐火骨料和粉料組成的散狀耐火材料集料膠結(jié)在一起的物質(zhì)稱謂結(jié)合劑(也稱膠結(jié)劑)。用

14、作不定形耐火材料的結(jié)合劑，不但要求具有較好的冷態(tài)和熱態(tài)結(jié)合強(qiáng)度，而且還要求具有合適的作業(yè)性能(施工性能)和高溫使用性能。不定形耐火材料用的結(jié)合劑，隨被膠結(jié)的材料的性質(zhì)及使用條件不同而異，種類繁多，一般是按結(jié)合劑的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)合劑的硬化條件進(jìn)行分類。結(jié)合劑的選用原則：不定形耐火材料施工成型后和使用中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是由結(jié)合劑提供的，因此結(jié)合劑是不定形耐火材料的主要成份之一，但選用結(jié)合劑必須遵循如下原則：（1） 結(jié)合劑性質(zhì)必須與被結(jié)合耐火材料性質(zhì)相匹配。酸性、中性耐火材料可以用酸性、中性和弱堿性結(jié)合劑，而堿性耐火材料則不可以直接使用酸性結(jié)合劑，只能使用中性或堿性結(jié)合劑，若在還原性條件下使用也可選用半

15、永久性有機(jī)類結(jié)合劑。含碳和碳化硅不定形耐火材料多半采用有高殘?zhí)嫉挠袡C(jī)類結(jié)合劑。（2） 選用的結(jié)合劑要與材料的作業(yè)性(施工性能)相適應(yīng)。澆注料應(yīng)選用在常溫下能產(chǎn)生凝結(jié)與硬化的結(jié)合劑，如水化結(jié)合的、或化學(xué)結(jié)合的結(jié)合劑；搗打料和可塑料可選用粘著結(jié)合的、或化學(xué)結(jié)合的結(jié)合劑。或陶瓷結(jié)合的結(jié)合劑；而噴射料可選用與澆注料相似的結(jié)合劑。（3） 選用的結(jié)合劑必須與材料的高溫使用性能相適應(yīng)，不應(yīng)降低或少降低材料的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗侵(腐)蝕性和抗?jié)B透性。如高鋁質(zhì)或粘土質(zhì)澆注料可以采用普通鋁酸鈣水泥或結(jié)合粘土作結(jié)合劑，而剛玉質(zhì)或高純剛玉-尖品石質(zhì)澆注料則應(yīng)采用純鋁酸鈣水泥或反應(yīng)性氧化鋁作結(jié)合劑。不定形耐火材料用外加劑

16、：用于改善不定形耐火材料作業(yè)性能(施工性能)、物理性能、組織結(jié)構(gòu)和使用性能的物質(zhì)稱為外加劑(或稱添加劑)。外加劑的加入量是隨外加劑的性能和功能差異而不同，為不定形耐火材料組成物總量的萬分之幾到百分之幾。一般是在不定形耐火材料的組成份拌和時(shí)或拌和前加入。不定形耐火材料的作業(yè)性能：評估不定形耐火材料施工操作難易程度的性能稱為作業(yè)性能，也稱施工性能。作業(yè)性能的好壞直接影響施工效率和施工體質(zhì)量。不定形耐火材料的作業(yè)性能有和易性、稠度、觸變性、流動值、鋪展性、可塑性、附著率、馬夏值、凝結(jié)性和硬化性等。1.2鋼纖維澆注料1.2.1澆注料的簡述一種由耐火物料加入一定量結(jié)合劑制成的粒狀和粉狀材料。具有較高流動

17、性，適用于以澆注方式成型的不定形耐火材料。 同其他不定形耐火材料相比，結(jié)合劑和水分含量較高，故流動性較好。它們的應(yīng)用范圍較廣，可根據(jù)使用條件對所用材質(zhì)和結(jié)合劑加以選擇。既可直接澆注成襯體使用，又可用澆注或震實(shí)方法制成預(yù)制塊使用。1.2.2鋼纖維澆注料簡述在高鋁熟料剛玉為骨料和粉料的基礎(chǔ)上，加入適當(dāng)?shù)媚蜔岵讳P鋼纖維及微量添加劑而成的水硬性耐火澆注料，有極好的抗急冷，急熱，高強(qiáng)度耐高溫抗沖擊抗熱震耐磨性等特點(diǎn)。主要用于冶金建材及循環(huán)流化床鍋爐的高溫易損部位。鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料具有強(qiáng)度高、韌性好、熱震穩(wěn)定性好，抗剝落和耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)。廣泛使用于水泥回轉(zhuǎn)窯窯口、冷卻機(jī)、噴煤管、分解爐、預(yù)熱器等部位。

18、鋼纖維耐磨耐火澆注料是采用特級鋁礬土熟料作骨料，以優(yōu)質(zhì)礬土熟料及剛玉細(xì)粉作基質(zhì)，以超微粉等多種復(fù)合材料為結(jié)合劑和添加劑，外加不銹鋼耐熱纖維配制而成。該產(chǎn)品除具有常規(guī)的高溫耐磨損性能外，因在其配料中加入了一定數(shù)量的耐熱不銹鋼纖維，防止了材料中骨料與基質(zhì)在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生的漲差，以及在啟停爐時(shí)產(chǎn)生的溫度梯度變化所產(chǎn)生的應(yīng)力而導(dǎo)致爐墻破壞，同時(shí)，由于鋼纖維的加入，使材料澆注后爐墻整體強(qiáng)度大大增強(qiáng)。在cfb鍋爐中，常用于爐膛出口及側(cè)墻、頂部、旋風(fēng)分離器直段、旋風(fēng)分離器頂、返料器等部位。該系列產(chǎn)品使用性能穩(wěn)定可靠，被廣泛用于鋼鐵、冶金、化工、建材等行業(yè)。鋼纖維耐磨耐火澆注料具有強(qiáng)度高、韌性好、熱震穩(wěn)定性好

19、，抗剝落和耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)。廣泛使用于水泥回轉(zhuǎn)窯窯口、冷卻機(jī)、噴煤管、分解爐、預(yù)熱器等部位。1.2.3鋼纖維的增強(qiáng)的原理鋼纖維加入到耐火澆注料中概括講有增強(qiáng)、增韌和抗裂 3 方面的效果,從纖維增強(qiáng)材料的復(fù)合定則考慮鋼纖維的彈性模量比耐火料要高,因此,鋼纖維上所承受的應(yīng)力比基體的大。與素耐火料相比,在同一外力作用下,實(shí)際上鋼纖維耐火料 中,由于鋼纖維承受了較大應(yīng)力部分,使得基體耐火料所承受的應(yīng)力減小,所以前者要達(dá)到素耐火料那樣相同的初裂變形所需的外載,當(dāng)然要比素耐火料時(shí)的值大,亦即提高了初裂強(qiáng)度。此外,從纖維間距離理論考慮,面強(qiáng)度可由水硬結(jié)合保證,熱面強(qiáng)度則 由高溫陶瓷結(jié)合獲得。而耐火料在7 6

20、0 9 8 0 間,水硬結(jié)合被破壞,高溫陶瓷結(jié)合又末形成,故在這一中溫區(qū),實(shí)際是一強(qiáng)度薄弱區(qū),最易脆斷。但耐火料加入鋼纖維后,則使這一薄弱區(qū)的強(qiáng)度提高,抗裂性能增加,從而使耐火料的壽命延長。在外力載實(shí)驗(yàn)研究表明，在澆注料中加入合適的鋼纖維可以延長其使用壽命，其基本原因是，鋼纖維能阻止耐火內(nèi)襯因劇烈機(jī)械沖擊和熱沖擊而造成裂紋擴(kuò)展和剝落的產(chǎn)生。雖然在耐火澆注材料中添加鋼纖維會增加耐火材料成本，但選擇合適的耐火材料比成本更重要，添加鋼纖維有助于提高內(nèi)襯材料的抗折強(qiáng)度，使其從突然損壞到緩慢損壞，因?yàn)殇摾w維有助于長時(shí)間把耐火材料中的裂紋兩面拉在一起。鋼纖維澆注料根據(jù)材質(zhì)可分為剛玉質(zhì)、高鋁質(zhì)、粘土質(zhì)、剛玉

21、莫來石等，鋼纖維的加入主要是為了增強(qiáng)澆注料本身的強(qiáng)度。鋼纖維在其中起到相互牽拉的作用，試澆筑部位有效成為一體，從而增強(qiáng)其各項(xiàng)性能。1.2.4鋼纖維耐磨澆注料的性能鋼纖維耐磨澆注料采用特級鋁礬土熟料作骨料，以優(yōu)質(zhì)礬土熟料及剛玉細(xì)粉作基質(zhì)，以超微粉等多種復(fù)合材料為結(jié)合劑和添加劑，外加不銹鋼耐熱纖維配制而成。該產(chǎn)品除具有常規(guī)的高溫耐磨損性能外，因在其配料中加入了一定數(shù)量的耐熱不銹鋼纖維，防止了材料中骨料與基質(zhì)在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生的漲差，以及在啟停爐時(shí)產(chǎn)生的溫度梯度變化所產(chǎn)生的應(yīng)力而導(dǎo)致爐墻破壞，同時(shí)，由于鋼纖維的加入，使材 具有強(qiáng)度高、韌性好、熱震穩(wěn)定性好，抗剝落和耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)。廣泛使用于水泥回轉(zhuǎn)窯窯

22、口、冷卻機(jī)、噴煤管、分解爐、預(yù)熱器等部位。他以耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、外加劑和鋼纖維(可用耐熱不銹鋼纖維，含量一般為0.6%2.5%)配制成的耐火澆注料。具有強(qiáng)度大、耐磨性和抗熱震性強(qiáng)等特點(diǎn)。澆注料的試驗(yàn)研究表明 ,加有鋼纖維的澆注料與素耐火澆注料相比,抗沖擊能提高4 6 倍?？篃嵴鹦阅芴岣咭槐蹲笥?。1.2.5影響耐磨鋼纖維澆注料性能的主要因素(1).狀和外觀(鋼纖維從澆注料 中脫粘拔出是鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料破壞的一種 主要形式 ,如 鋼纖維是圓形截面 ,則澆注料受力時(shí)鋼纖維很 易從耐火基體中拔 出,增強(qiáng)效果就不好。為提高鋼纖維與耐火材料基體之 間的接觸摩擦 力,纖維表面應(yīng)粗糙使接觸表面變大

23、,因此 .纖維的截面應(yīng)選 用鋸齒形 、波浪形 ,端頭成彎鉤狀 ,這樣能起到較好的增強(qiáng)效果。(2). 長徑比(鋼纖維的長度與直徑之 比,直接影 響增強(qiáng)效果。長徑 比大于1 0 0,則鋼纖維細(xì)長,在攪拌時(shí)易積聚成團(tuán) ,不但影 響施工 ,而且纖維分布嚴(yán)重不均 ,反而對澆注料起到弱化作用,若 長徑 比小于 5 0則起 不到 明顯 的增強(qiáng)效果 。從實(shí)驗(yàn)表 明 ,較合適的鋼纖維長度 為 2 0 3 5 m m直徑為 04 06 m m即長徑 比在5 0 7 5 之 l 司。(3 ) 纖維體積占有率 鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料的強(qiáng)度與韌性 ,都隨鋼纖維的體積含量增 加而增加 ,但含量太高,不利于施工 ,亦不經(jīng)濟(jì)

24、,一般 鋼纖維重量含量為 2 % 5 % 。( 4 )鋼纖維的合金成份 鋼纖維的合金成份對增強(qiáng)澆注料增強(qiáng)效果產(chǎn)生直接影 響,因此 ,必須 根據(jù) 與使 用溫度、熱循環(huán)工作條件以 及腐蝕氣氛等 因素選用相適應(yīng)的鋼纖維成份。（5）溫度 焙燒溫度主要通過對催化劑性能的影響從而對耐磨鋼纖維澆注料性能產(chǎn)生影響。在澆注料配方一定的情況下, 氧化鋁水泥質(zhì)量波動對凝固時(shí)間的影響遠(yuǎn)小于施工溫度的變化對凝固時(shí)間的影響, 但隨著季節(jié)的變化, 環(huán)境施工溫度是難以人為控制的。 因此, 在不同季節(jié)添加不同外加劑, 即在夏季溫度較高時(shí)摻加適量緩凝劑, 以延緩凝固, 滿足施工要求, 而在冬季時(shí)摻加適量促凝劑, 加速固化縮短生產(chǎn)

25、周期, 提高早期強(qiáng)度,滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要究了施工溫度對澆注料性能的影響, 當(dāng)澆注料配方一定的條件下, 影響澆注料凝固時(shí)間的諸因素中, 溫度是主要因素, 應(yīng)根據(jù)施工的環(huán)境溫度, 采用適宜的外加劑(緩凝劑或促凝劑) , 能有效地控制澆注料的凝固時(shí)間。1.3實(shí)驗(yàn)原料1.3.1特級礬土鋁礬土（aluminous soil；bauxite）又稱礬土或鋁土礦，主要成分是氧化鋁，系含有雜質(zhì)的水合氧化鋁，是一種土狀礦物。白色或灰白色，因含鐵而呈褐黃或淺紅色。密度3.94g/cm3，硬度13，不透明，質(zhì)脆。極難熔化。不溶于水，能溶于硫酸、氫氧化鈉溶液。主要用于煉鋁，制耐火材料。（1）主要成分礬土礦學(xué)名鋁土礦、鋁礬

26、土。其組成成分異常復(fù)雜，是多種地質(zhì)來源極不相同的含水氧化鋁礦石的總稱。如一水軟鋁石、一水硬鋁石和三水鋁石(al2o33h2o）；有的是水鋁石和高嶺石（2sio2al2o32h2o）相伴構(gòu)成；有的以高嶺石為主，且隨著高嶺石含量的增高，構(gòu)成為一般的鋁土巖或高嶺石質(zhì)粘土。鋁土礦一般是化學(xué)風(fēng)化或外生作用形成的，很少有純礦物，總是含有一些雜質(zhì)礦物，或多或少含有粘土礦物、鐵礦物、鈦礦物及碎屑重礦物等等。鋁土礦的定義名稱還不夠統(tǒng)一，這與各個(gè)國家的資源情況及工業(yè)需求有關(guān)。各個(gè)時(shí)期名稱也不一致，但基本上大同小異。在中國一般認(rèn)為：“鋁土礦系指礦石之含鋁量較高（40%以上），鋁硅比值大于2.5者(a/s2.5），其

27、小于此數(shù)值者則稱為粘土礦或鋁土頁巖或鋁質(zhì)巖”。在中國已探明的鋁土礦儲量中，一水鋁石型鋁土礦占全國總儲量的98%左右。（2）產(chǎn)地分布目前，已知賦存鋁土礦的國家有49個(gè)。中國有豐富的鋁礬土資源，約37億噸，居世界前列，與幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西同屬世界鋁礬土資源大國。但生產(chǎn)供耐火材料用的高鋁礬土的國家只有圭亞那和中國，其他國家的鋁礬土含鐵量高，多用于煉鋁和研磨材料。中國鋁土礦資源比較豐富，在全國18個(gè)省、自治區(qū)、直轄市已查明鋁土礦產(chǎn)地205處，其中大型產(chǎn)地72處（不包括臺灣）。主要分布在山西、山東、河北、河南、貴州、四川、廣西、遼寧、湖南等地。（3）產(chǎn)品用途a煉鋁工業(yè)。用于國防、航空、汽車、電器、化

28、工、日常生活用品等。b精密鑄造。礬土熟料加工成細(xì)粉做成鑄模后精鑄。用于軍工、航天、通訊、儀表、機(jī)械及醫(yī)療器械部門。c用于耐火制品。高鋁礬土熟料耐火度高達(dá)1780，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、物理性能良好。d硅酸鋁耐火纖維。具有重量輕，耐高溫，熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱率低，熱容小和耐機(jī)械震動等優(yōu)點(diǎn)。用于鋼鐵、有色冶金、電子、石油、化工、宇航、原子能、國防等多種工業(yè)。它是把高鋁熟料放進(jìn)融化溫度約為20002200的高溫電弧爐中，經(jīng)高溫熔化、高壓高速空氣或蒸汽噴吹、冷卻，就成了潔白的“棉花”硅酸鋁耐火纖維。它可壓成纖維毯、板或織成布代替冶煉、化工、玻璃等工業(yè)高溫窯爐內(nèi)襯的耐火磚。消防人員可用耐火纖維布做成衣服。e以鎂砂和

29、礬土熟料為原料，加入適當(dāng)結(jié)合劑，用于澆注盛鋼桶整體桶襯效果甚佳。f制造礬土水泥，研磨材料，陶瓷工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)可制鋁的各種化合物。（4）耐火材料用鋁礬土數(shù)量的技術(shù)條件表1耐火材料用鋁礬土數(shù)量的技術(shù)條件等級化學(xué)成分耐火度體積密度al2o3caofe2o3特級850.614.01790800.617903.0二級甲70800.817902.8二級乙60700.817702.65三級50600.817702.551.3.2高鋁水泥 高鋁水泥是以鋁酸鈣為主要礦物組成的水泥,也稱礬土水泥。高鋁水泥的水化產(chǎn)物中不含有氫氧化鈣，在高溫下，水泥仍能保持較高的強(qiáng)度,用它制作的混凝土經(jīng)900c和1300c熱處理后

30、的殘余強(qiáng)度，分別為原有強(qiáng)度的70和50左右。它是以石灰石和礬土為原料配制成生料，經(jīng)高溫熔融或燒結(jié)成以鋁酸鈣為主要礦物組成的熟料，再經(jīng)磨細(xì)而成。礬土含鐵量較低的，可采用回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)法生產(chǎn)；礬土含鐵量高的，則采用電爐、高爐或反射爐熔融法生產(chǎn)。因此，高鋁水泥多用來制作耐火膠泥和耐熱混凝土，廣泛用于各種工業(yè)窯爐。此外，高鋁水泥與石膏按一定比例配合,可制成膨脹水泥和自應(yīng)力水泥(見特種水泥)。由于高鋁水泥的水化物有較多的結(jié)晶水,也可用來制作防輻射混凝土。高鋁水泥早期強(qiáng)度增長很快,1天強(qiáng)度值可達(dá)到其標(biāo)號強(qiáng)度值的80左右。水泥的標(biāo)號以 3天抗壓強(qiáng)度值確定。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：高鋁水泥分為425、525、625、725

31、四個(gè)標(biāo)號。高鋁水泥可用于搶修、早期強(qiáng)度要求較高、冬季施工、抗硫酸鹽腐蝕及抗凍等工程。但高鋁水泥后期強(qiáng)度下降幅度較大，因此長期承重的高鋁水泥混凝土，應(yīng)按其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低穩(wěn)定強(qiáng)度值設(shè)計(jì)。高鋁水泥由于水化產(chǎn)物的晶型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致水泥石長期強(qiáng)度下降的主要原因是：水泥水化后的主要水化產(chǎn)物caoal2o310h2o(簡寫為cah10)和2caoal2o38h2o（簡寫為c2ah8）不穩(wěn)定，在常溫下，隨著時(shí)間的推移，都會轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的3caoal2o36h2o（簡寫為c3ah6），三者的比重分別為1.72、1.95、2.52。由于水化物比重的變化，使水泥石的孔隙率顯著增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。此外，水化物cah10和c

32、2ah8都屬六方晶系，晶體呈片狀、針狀,晶體間結(jié)合比較牢固，而c3ah6屬立方晶系，常有較多的位錯(cuò)等缺陷存在，晶體本身強(qiáng)度較低，晶體之間的結(jié)合也比前兩種晶體差，這也是導(dǎo)致高鋁水泥強(qiáng)度下降的另一原因。在濕熱環(huán)境下,水泥石長期強(qiáng)度下降更為嚴(yán)重,甚至可能引起水泥石結(jié)構(gòu)破壞。因此，一般在結(jié)構(gòu)工程中，不宜采用高鋁水泥。1.4實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x通過實(shí)驗(yàn)學(xué)會一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)知識，掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理和操作技能，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。此次實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱丝偨Y(jié)出焙燒溫度對耐磨鋼纖維澆注料性能的影響。 2實(shí)驗(yàn)過程2.1實(shí)驗(yàn)原料(1)骨料；特級礬土熟料（2）細(xì)粉：特級礬土熟料（3）結(jié)合劑：高鋁水泥

33、（4）外加劑：不銹鋼耐熱纖維2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)配(1) 電子天平（精度0.01 g）(2) 振動臺(3) 電熱干燥箱，精度：1100.5(4)游標(biāo)卡尺（精度0.02 mm）（5）高溫實(shí)驗(yàn)爐，精度：90011001.0（6）抗折試驗(yàn)機(jī) 可采用各種類型的抗折試驗(yàn)機(jī)，或附有抗折夾具的壓力試驗(yàn)機(jī)，并滿足下列要求： 具有足夠折斷試樣的負(fù)荷。測量的最大荷載不小于量程的10； 能按規(guī)定速率對試樣均勻加荷,并能記錄或指示試樣斷裂時(shí)的荷載； 測力示值誤差應(yīng)小于2； 抗折夾具由相互平行的兩個(gè)支撐輥和一個(gè)中心加荷輥組成, 加荷輥位于兩個(gè)支撐輥的中央,偏離中心不大于1mm, 支撐輥間的距離、輥的曲率,半徑及允許偏差滿足yb

34、/t5201要求。（7）壓力試驗(yàn)機(jī) 可采用如圖1所示附有加壓裝置的機(jī)械式或液壓式強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，并滿足下列要求： 具有足夠壓碎試樣的負(fù)荷。施加在試樣上的最大荷載不小于量程的10%； 能按規(guī)定速率對試樣均勻加荷，并能記錄或指示試樣破壞時(shí)的荷載； 測力示值誤差應(yīng)小于2； 加壓裝置應(yīng)放在試驗(yàn)機(jī)臺板的中心。a型和b型試樣，加壓板的尺寸為(1200.1)mm(650.1)mm，厚度不小于10mm；c型試樣加壓板的尺寸為(400.1)mm(400.1)mm。壓板應(yīng)經(jīng)過研磨,其中一塊應(yīng)裝有球形座,可調(diào)節(jié)上下壓板間的平行度。圖1壓力試驗(yàn)機(jī)示意圖2.3實(shí)驗(yàn)方案2.3.1耐火澆注料混料過程l 配料：按照設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)配方與

35、測試塊的個(gè)數(shù)配料， 耐火原料骨料按粗顆粒（53mm）25%、中顆粒（31mm）25%、細(xì)顆粒（10mm）20%、粉體（0.088 mm）15%四級配料，原料共計(jì)重量1700g,以高鋁水泥為結(jié)合劑，高鋁水泥加入量為15%（重量比），質(zhì)量為300g，水加入量為10%12%（重量比，外加）。按此配方進(jìn)行配料。l 混料：將配方的耐火原料骨料、細(xì)粉、結(jié)合劑和添加劑加入攪拌機(jī)進(jìn)行混合。再將量好的水緩慢的加入攪拌機(jī)，根據(jù)混料情況確定合適加水量。最終確定加水量為11%，體積為220ml。l 成型：將混好的澆注料裝入三聯(lián)模（4040160 mm）振動成型，成型時(shí)要盡量排出試樣內(nèi)氣體，清理出多余原料，使試樣表面平

36、整。共成型九塊試塊，分為三組，每組兩塊。試樣成型24 h后脫模，脫模后的試樣需經(jīng)48 h常溫加濕養(yǎng)護(hù)2.3.2耐火澆注料的烘干將養(yǎng)護(hù)好的試樣必須經(jīng)過充分地干燥，以便測試其常溫體積密度、抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度，同時(shí)可避免燒成過程中試樣開裂。養(yǎng)護(hù)好的試樣自然晾干后，放入烘箱中11024 h烘干。2.3.3耐火澆注料的焙燒將試樣放入高溫爐內(nèi)，試樣必須單層擺放，試樣之間需有5 mm的間隙，然后按升溫曲線升溫。焙燒溫度對耐火澆注料燒后性能及最終使用性能的判定有重要作用，是耐火澆注料主要檢驗(yàn)指標(biāo)。為了對比焙燒溫度對耐火澆注料性能的影響，將第二，第三組樣品分別在900、1100焙燒，然后自然冷卻至室溫。當(dāng)冷卻至

37、室溫后，將樣品取出并放干燥處，以備測試性能。升溫制度圖2升溫曲線2.3.4耐火澆注料性能測試2.3.4.1體積密度的測定（一般不用三級標(biāo)題）（1）實(shí)驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)yb/t5200-1993（2）在電子天平上稱取干燥后的試樣，即干燥試樣的質(zhì)重量m,（g）。用游標(biāo)卡尺測量試樣的長度（l）、寬度（b）、高度（h）,（cm）。按體積密度公式d（g/cm3）= m/ v, v（cm3）=lbh 式中： m干燥試樣質(zhì)量，g l、b、h試樣長度、寬度、高度，cm分別計(jì)算每塊試樣的體積密度，以每組試樣的算數(shù)平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。體積密度計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后二位，所取位數(shù)后數(shù)字按gb8170進(jìn)行處理2.3.4.2線變化率測

38、定（1） 實(shí)驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) yb/t5203-1993（2） （2）試樣燒前尺寸測量：試樣干燥完畢后，自然冷卻至室溫，測量試樣尺寸，并做好標(biāo)記，以備焙燒后測量燒結(jié)后尺寸。試樣尺寸測量時(shí)，在試樣兩端面相互垂直的中心線上，距邊棱510處的四個(gè)位置，對稱地測量試樣的長度(a-a、b-b、c-c、d-d)，精確到0.02。（3） 試樣燒后尺寸測量：方法同試樣燒前尺寸測量，注意各對應(yīng)點(diǎn)。燒后線變化率(lc)按下式計(jì)算： lc() 式中：lc試樣燒后線變化率，； l1試樣燒后尺寸，； l0試樣燒前尺寸，。計(jì)算每個(gè)試樣的燒后線變化率和每組2個(gè)試樣的算術(shù)平均值。燒后收縮以“”號表示，燒后膨脹以“”號表示。燒后線變

39、化結(jié)果計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后一位，所需位數(shù)按gb/t8170進(jìn)行處理。2.3.4.3常溫耐壓強(qiáng)度的測定 測量試樣上、下承壓面的寬度, 精確到0.1mm； 將試樣按以下規(guī)定放在加壓裝置中： a. 試樣按圖3所示齊邊放在下壓板上；b. 試樣以成型時(shí)的側(cè)面作為承壓面放在下壓板上。 圖2 試樣在下壓板上的放置圖 以10.1n/mm2s的速率對試樣均勻加荷，直至破壞。加荷速率：1400-1800 n/s。 記錄試樣破壞時(shí)的最大荷載。常溫耐壓強(qiáng)度按公式(2)計(jì)算: cs(2) 式中：cs耐壓強(qiáng)度, mpa(n/mm2); f試樣破壞時(shí)的最大荷載, n; a加壓板寬度, mm; b試樣的寬度, mm。數(shù)據(jù)處理2.3

40、.4.4常溫抗折強(qiáng)度的測定 測量試樣中部的寬度和高度,精確到0.1mm； 按試樣尺寸表的規(guī)定,調(diào)整抗折夾具； 以試樣成型側(cè)面做承壓面,將試樣置于抗折夾具的支承輥上,調(diào)整加壓輥置于支承輥中央并垂直于試樣長軸(如圖2所示)；圖3抗折強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖 以0.150.015n/mm2s的速率對試樣均勻加荷,直至斷裂。不同尺寸 試樣可采用如下加荷速率：60-70 n/s； 記錄試樣斷裂時(shí)的最大荷載?？拐蹚?qiáng)度公式如下： rr式中：rr抗折強(qiáng)度, mpa(n/mm2); f試樣斷裂時(shí)的最大荷載, n; l支撐輥間的距離,mm; b試樣中部的寬度, mm;h試樣中部的高度, mm。23.5.5數(shù)據(jù)處理計(jì)算一組試

41、樣的平均值(),并計(jì)算出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)離差(s)和變異系數(shù)(v) 。平均值() 、標(biāo)準(zhǔn)離差(s)和變異系數(shù)(v)分別按公式(3)、(4)、(5)計(jì)算： (x1+x1 + xi+ + xn)/n(3) s(4) 式中： x1、x1、xi、xn試樣的單值;n試樣的個(gè)數(shù)。v(5)以組平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)變異系數(shù)v15時(shí)，需重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度的結(jié)果計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后一位, 所取位數(shù)后數(shù)字按gb8170進(jìn)行處理。2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析2.4.1體積密度數(shù)據(jù)分析表2體積密度數(shù)據(jù)分析編號質(zhì)量(g)長度(mm)寬度(mm)高度(mm)體積（m）密度(g/m）平均密度(g/m）5-1-1637.71

42、62.1841.8540.04271.762.352.355-1-2625.9160.0842.3140.03271.122.315-1-3643.1160.84541.6840.17269.302.395-2-1615.2161.34541.3640.00266.932.302.285-2-2600.1162.2140.6839.83262.832.285-2-3604.7160.2041.3240.29266.702.275-3-1592.2162.1940.7639.88263.642.252.285-3-2605.3160.4941.1439.98263.972.295-3-3609.

43、5161.77540.8439.98264.142.31數(shù)據(jù)驗(yàn)證表3數(shù)據(jù)驗(yàn)證 體積密度不用驗(yàn)證 sv5-12.350.041.7%5-22.280.0060.3%5-32,.280.031.3%經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，此組數(shù)據(jù)合理，可作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)分析：由表中數(shù)據(jù)分析可知，體積密度隨焙燒溫度增加而減小2.4.2線變化率分析表4線變化率分析編號燒前尺寸（mm）燒后尺寸 （mm）lc（%）平均lc(%)5-2-1161.425161.345-0.08-0.0885-2-2162.295162.21-0.0855-2-3160.3160.2-0.15-3-1162.39162.19-0.2-0.1325-

44、3-2160.55160.49-0.065-3-3161.91161.775-0.135數(shù)據(jù)分析表5線變化率數(shù)據(jù)驗(yàn)證不用驗(yàn)證sv5-2-0.0880.0111.3%5-3-0.1320.0713.4%經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，此組數(shù)據(jù)合理，可作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)分析：由表中數(shù)據(jù)分析可知，溫度升高，試塊收縮。 2.4.3抗壓強(qiáng)度分析表6 抗壓強(qiáng)度分析編號a(mm)b(mm)f(kn)cs(mpa)平均耐壓強(qiáng)度（mpa）5-1-14041.8557.0375.3734.145.048.65-1-24042.3083.9692.6649.654.85-1-34041.6894.7085.7156.851.45-2

45、-14041.3674.0265.8044.739.836.15-2-24040.6853.8544.4733.127.35-2-34041.3255.0862.0133.338.05-3-14040.7644.7735.4527.421.727.75-3-24041.1449.3935.9830.021.85-3-34040.8458.6749.7434.7030.5 數(shù)據(jù)驗(yàn)證表7抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)驗(yàn)證sv5-148.68.2214.9%5-236.17.1913.9%5-327.75.1213.5%經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，此組數(shù)據(jù)合理，可作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)分析：由表中數(shù)據(jù)分析可知，抗壓強(qiáng)度隨陪燒溫度增加而減小2.4.4抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析表8抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析編號f（n）b(mm)h(mm)rr(mpa)平均