近年來,耐火澆注料及其預(yù)制件的應(yīng)用范圍不斷擴大,使用量不斷增加。然而,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些高鋁耐火澆注料在養(yǎng)護或制成預(yù)制件貯存過程中有粉化、崩毀、剝落現(xiàn)象。這一現(xiàn)象帶來的危害性,已引起人們的重視,并開始對這種粉化現(xiàn)象進行了研究。一般認(rèn)為,造成這種耐火澆注料損壞的原因是澆注料在大氣中的碳酸化、硫酸化過程引起水化物分解,強度下降。同時,澆注料中水分向表面的遷移、蒸發(fā),使可溶性鹽類不斷在表面析出,其中一部分含結(jié)晶水的鹽類因風(fēng)化失去結(jié)晶水而發(fā)生體積變化,加劇了損壞過程。

為何高鋁澆注料會粉化、剝落？

　　1 高鋁澆注料粉化現(xiàn)象

　　高鋁水泥耐火澆注料或預(yù)制件在養(yǎng)護過程中經(jīng)常有不同程度的粉化、剝落現(xiàn)象。對高鋁澆注料養(yǎng)護過程中的表面白色析出物進行X射線衍射分析得知,其主要物相是Na2SO4,除此之外,還有少量的剛玉相和莫來石相,剛玉相和莫來石相是這種高鋁澆注料的主要物相。

　　空氣中的酸性氣體CO2、SO2、H2S是高鋁澆注料發(fā)生碳酸化和硫酸化現(xiàn)象的原因之一,而現(xiàn)場澆注料用水質(zhì)量也不容忽視,尤其是水中的SO42-和H+,對高鋁水泥水化物也起一定的侵蝕作用。

　　2 驗證

　　從實際現(xiàn)場高鋁澆注料粉化現(xiàn)象看,高鋁澆注料暴露在空氣中損壞與其硫酸化、碳酸化過程以及水源質(zhì)量有關(guān)。在實驗室選擇了一種輕質(zhì)澆注料引入高鋁水泥作為結(jié)合劑,用磷酸鹽為分散劑。考慮水源質(zhì)量、養(yǎng)護條件以及在澆注料中添加外加劑(Na2SO4和Na2CO3),驗證上述因素的影響。

　　外加劑影響

　　在輕質(zhì)澆注料中分別引入固體Na2CO3和后,澆注料的加水量明顯要高于未添加這兩種外加劑的試樣,而且隨著兩種外加劑加入量的增加,加水量有增長的趨勢,這與兩種外加劑有促凝作用有關(guān)。在可澆注條件下,引入Na2CO3試樣的加水量高于加Na2SO4的試樣。在自然養(yǎng)護過程中,所有試樣表面均出現(xiàn)白色析出物,然后有粉化、剝落現(xiàn)象。三種澆注料養(yǎng)護12h脫模,24h后強度均達到最高值,4d后強度又降至最低,這可能與水泥主要水化產(chǎn)物CAH10、C2AH8、C3AH6之間的轉(zhuǎn)變有關(guān)。隨著時間的延長,試樣強度有降低的趨勢,外加Na2CO3的試樣強度最低,加Na2SO4的次之,而未引入添加劑的試樣因其在空氣中養(yǎng)護和水源的緣故,也發(fā)生粉化,強度下降。

為何高鋁澆注料會粉化、剝落？

　　水源質(zhì)量與養(yǎng)護條件的影響

　　輕質(zhì)澆注料經(jīng)振動成型,制成40mm××160mm的試樣。所用的水源有蒸餾水、大峪溝自來水,澆注成型24h后脫模,采用自然養(yǎng)護和密封養(yǎng)護兩種方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn):自然養(yǎng)護3～5d后無論是用蒸餾水還是自來水,其試樣的成型表面均出現(xiàn)白色析出物,表面開始脫皮、剝落。用自來水的試樣表面析出物明顯多于用蒸餾水的試樣。而對于密封條件下養(yǎng)護的試樣,用蒸餾水的試樣未發(fā)現(xiàn)有這種現(xiàn)象,而用自來水的試樣與其在空氣中養(yǎng)護相似,其表面也有白色析出物產(chǎn)生,析出物成分與大體積預(yù)制件表面出現(xiàn)的析出物基本一樣,為硫酸鹽和碳酸鹽。這說明養(yǎng)護方法和水源質(zhì)量對澆注料的影響不容忽視。

　　通過研究發(fā)現(xiàn)高鋁澆注料表面析出物與以下因素有關(guān)：

　　(1)高鋁澆注料損壞后的表面析出物與其暴露在大氣中遭受CO2、SO2、H2S等酸性氣體侵蝕而引起硫酸化、碳酸化過程以及水源質(zhì)量有關(guān)。

　　(2)防止高鋁澆注料損壞發(fā)生的措施可以從考慮養(yǎng)護條件和所用水源質(zhì)量等因素入手。