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浇注料的防爆性能和其他性能

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018-06-10     

        目前使用的高性能浇注料一般都加入了水硬性的水泥以及一些微粉,施工过程中加入了6%左右的水,这样,在砌体中就存有大量的游离水和结晶水。如何将耐火浇注料中的水分安全迅速地排除,一直是砌体烘烤中老大难问题。浇注料中的水以三种方式存在:自由水、吸附水、结合水。其中自由水和吸附水占绝大部分,自由水在加热到110℃时可以排除,吸附水主要是微粉表面由减水剂形成的水膜,在180℃左右蒸发。结晶水主要是水泥水化生成的CAH10、C2AH8、C3AH6和AH3中的结晶水,一般可在250℃左右脱去。水化物,特别是三水铝石在干燥过程中会放出大量气体,容易产生爆裂。为减轻爆裂的发生,在脱自由水阶段可以升温慢一些,时间长一些,保证坯体内部形成细微的贯通的气孔,保证后面吸附水和结晶水的顺利脱出。

         一般烘烤制度、颗粒级配、防爆剂的种类及加入量等都会影响浇注料的防爆性能和其他性能。
1、烘烤制度:有些厂家为了提高设备的运转率和生产效率,降低生产成本,从而缩短浇注料的施工、养护和烘烤时间。如果没有一个好的烘烤制度,浇注料的烘烤过程中很容易发生爆裂。一般的低水泥、超低水泥浇注料引入了大量的微粉,填充了许多细小的空隙,使得这类浇注料致密性高,透气性低,导致在烘烤中砌体内部产生的水蒸气难以排出,浇注料的内部形成高温高压的环境。在此环境下会发生水化反应,生成AH这种更难脱去水的水化物。若是此时再缩短烘烤时间,大量的水蒸气未被排出,对浇注料来说绝对是致命的。因此根据浇注料中水的存在形式,制定合理的烘烤制度才是关键。一般低水泥、超低水泥浇注料的烘烤区间段为室温~110℃,110℃~180℃,180℃~250℃。前期游离水脱水阶段升温速率不宜过快,一般按10~20℃/h的速度升温,110℃左右析出游离水,180℃左右析出吸附水,250℃左右析出结晶水,110℃和180℃这两个时间点应保温一段时间,在这两个温度点要保温40~50h;考虑到厚度方向传热阻力,升温至350℃再次保温。

2、颗粒级配:自流浇注料、可泵送浇注料和振动浇注料的颗粒级配不同,骨料逐渐增加。由于基质-骨料界面是多孔、透气的,其厚度与细料的粒度相当,在没有纤维的情况下,当骨料逐渐增加时,材料的透气度逐渐增加。
硬质纤维,软化点在105℃~120℃左右、分散性不好。因此PP纤维在振动下会平行分布,搭桥效应不好;熔点高,脱自由水阶段,纤维收缩但没有完全炭化,气孔增大但却并没有打通,自由水仍然难以排出;分散效果差,所以必须多加水才能保证流动性,而水加多了,浇注料的气孔增多,性能就会降低,另一方面很多纤维团聚在一起导致某个部位的气孔增多,性能同样会降低。日本生产的PVA纤维具有更细的纤维直径,收缩后留下的孔径更小,利于抗渣。更佳的分散性,很容易在浇注料中均匀分散。独特的亲水性和水溶性,对浇注料的流动性影响很小。在浇注料自由水排除期间,已经开始收缩,提高了透气度;110℃烘烤后的脱水量提高近20%,提高烘烤安全性。 在没有纤维的情况下,当骨料逐渐增加时,材料的透气度逐渐增加。

3、防爆剂 为降低浇注料烘烤过程中的风险,添加防爆剂是一种重要的途径。目前市场上用的防爆剂大多分为以下几类:金属铝粉、有机防爆剂和有机纤维。

1)、金属铝粉作为防爆剂及抗氧化剂等在国内外被广泛采用。金属铝粉的防爆 原理是:
2Al+2OH-+6H2O→2[Al(OH)4]- +3H2↑
然而一旦控制不好,极易造成 浇注体发生鼓胀开裂,导致结构强度降低。这是因为金属铝粉在浇注料中反应产生气体的量和速度与铝粉的活性、细度、纯度,以及结合剂的硬化情况、环境温度等工艺因素都有很大关系,生产中很难控制。目前金属铝粉已经逐渐被有机纤维取代。

2)、有机防爆剂中最常用的有偶氮甲酰胺和乳酸铝。 偶氮甲酰胺在水泥和水的共同作用下分解放出以N2为主的气体。气体逸出时在浇注料内部形成微细的开口气孔。具体反应式为: C2N4H4O2+Ca(OH)2+2H2O→Ca(C2N2O4)+2NH4OH;3Ca(C2N2O4)+3H2O→2N2↑+3CO2↑+3CaCO3+2NH3↑ 乳酸铝是以溶液状态加入浇注料内使用,在养护过程中基质发生胶化而产生龟甲状裂纹,提高浇注料的透气性。
3)、有机纤维 有机纤维作为防爆剂具有许多优异的性能,已逐渐取代金属铝粉成为市场上最热门的防爆剂。目前市场上最热门的有机纤维有两种,一种是传统的聚丙烯纤维(PP纤维),另一种是亲水的聚乙烯醇纤维(PVA纤维)。二者都是经过溶解或熔化在浇注料中增加微气孔,从而提高浇注料的透气度。PP纤维为针状硬质纤维,软化点在105℃~120℃左右、分散性不好。因此PP纤维在振动下会平行分布,搭桥效应不好;熔点高,脱自由水阶段,纤维收缩但没有完全炭化,气孔增大但却并没有打通,自由水仍然难以排出;分散效果差,所以必须多加水才能保证流动性,而水加多了,浇注料的气孔增多,性能就会降低,另一方面很多纤维团聚在一起导致某个部位的气孔增多,性能同样会降低。日本生产的PVA纤维具有更细的纤维直径,收缩后留下的孔径更小,利于抗渣。更佳的分散性,很容易在浇注料中均匀分散。独特的亲水性和水溶性,对浇注料的流动性影响很小。在浇
注料自由水排除期间,已经开始收缩,提高了透气度;110℃烘烤后的脱水量提高近20%,提高烘烤安全性。


       有机纤维的长度对浇注料的透气性也有影响。对于不同颗粒级配的浇注料应选用不同长度的有机纤维。可泵送浇注料颗粒与颗粒之间距离远,需要长纤维才能增加透气度,短纤维对透气度的影响不大;而对于振动浇注料而言,短纤维也能明显提高浇注料的透气性 硬质纤维,软化点在105℃~120℃左右、分散性不好。因此PP纤维在振动下会平行分布,搭桥效应不好;熔点高,脱自由水阶段,纤维收缩但没有完全炭化,气孔增大但却并没有打通,自由水仍然难以排出;分散效果差,所以必须多加水才能保证流动性,而水加多了,浇注料的气孔增多,性能就会降低,另一方面很多纤维团聚在一起导致某个部位的气孔增多,性能同样会降低。日本生产的PVA纤维具有更细的纤维直径,收缩后留下的孔径更小,利于抗渣。更佳的分散性,很容易在浇注料中均匀分散。独特的亲水性和水溶性,对浇注料的流动性影响很小。在浇注料自由水排除期间,已经开始收缩,提高了透气度;110℃烘烤后的脱水量提高近20%,提高烘烤安全性。 有机纤维的长度对浇注料的透气性也有影响。对于不同颗粒级配的浇注料应选用不同长度的有机纤维。可泵送浇注料颗粒与颗粒之间距离远,需要长纤维才能增加透气度,短纤维对透气度的影响不大;而对于振动浇注料而言,短纤维也能明显提高浇注料的透气性。

       对低水泥、超低水泥这类高性能浇注料而言,提高透气度是提高防爆性能的原理。采取合理的烘烤制度,合理的颗粒级配,加入亲水性的防爆纤维均为提高烘烤防爆性能的有效方法。


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