中间包挡渣墙浇注料体系的结构优化
发布日期： 2020-04-24 08:53:24 阅读量（403） 作者：张红由武钢目前所使用的挡渣墙的分析可知，挡渣墙材料体系本身存在结构设计不合理的缺陷。为了优化结构，提高使用寿命。本章实验从挡渣墙的粒度组成入手，以确定最佳的刚玉-尖晶石质中间包挡渣墙材料结构体系。众所周知，挡渣墙属于不定形耐火材料中振动成型的浇注料，为了提高浇注料的体积密度，降低显气孔率，以及改善施工作业性能，可以通过颗粒级配的优化来达到此目的。而浇注料的粒度组成主要由Andreessen模型中的q值决定，q值越小，细粉量越多，从而需水量就越大，一般浇注料q取值范围为0.2~0.3。本实验通过选取不同的q值(0.25~0.30)，以达到良好的振动流动性，使其具有较好的体积密度和显气孔率，保证其基本使用性能。
1、试验
1.1试验原料
本试验采用特级矾土(8~5、5~3mm)、棕刚玉(3~1、1~0mm)、白刚玉(180目)、铝酸盐水泥(Secar-71)、SiO2微粉以及外加剂等为主要原料，其理化指标如表1所示。
表1各原料化学组成(wt%)
1.2试验方案
本试验粒度分布系数q分别取0.25，0.26，0.27，0.28，0.29，0.30。通过Andreessen方程(式1)计算临界粒度为8mm时，不同q值浇注料的粒度组成，如表2所示。
CPFT=(d/D)q×100%(1)
式中：CPFT为小于某一粒度的累计百分数(体积)，d为最小颗粒尺寸，D为最大颗粒尺寸，q为粒度分布系数。
表2 Andreessen方程计算出的粒度组成
按表2将试验所用到的每一种粒度的原料换算成不同q值下的配比，其中配比中铝酸钙水泥和SiO2微粉的加入量固定为3wt%、2wt%(≤0.088mm)，得到试验的具体配比如表3所示。
表3 不同q值浇注料的粒度组成(wt%)
1.3试样的制备以及性能检测
按照表3称取每一种粒度的原料，加入适当的外加剂，倒入搅拌锅中干混1min后，缓慢加水，为了保证试验条件的一致，因此加水量固定为5%。倒入水后继续搅拌5min，停止搅拌。一部分浇注料使用跳桌法进行振动流动值的测定，另一部分浇注料将其浇注成40mm×40mm×160mm的条形试样，自然养护24h后脱模，经110℃×24h烘干。
试样的流动值依据GB/T22459.2-2008跳桌法进行测定，110℃×24h烘干后，分别按GB/T2997-2000检测试样的显气孔率和体积密度，按GB/T3001-2007检测试样的常温抗折强度，按GB/T5072-2008检测试样的常温耐压强度。
2、结果与讨论
2.1粒度组成对浇注料流动值的影响
表4给出了烘干后不同q值各试样的常温物理性能。
表4各试样的物理性能
由表4可以看出，当q值在0.25~0.27这个范围内时，振动流动值逐渐变大;0.27和0.28变化波动较小;当q值大于0.28以后，流动值逐渐减小。从流动性来看其q的最佳取值为0.27。
根据Andreassen理论，随着q值增加，骨料的含量增加，相对细粉量就减少，细粉由于其比表面积较大，吸水率就越高，在加水量一致的情况下，就没有足够的水来润湿细粉表面，浇注料的流动值就较低。当q值达到最紧密堆积时(q=0.27),骨料与细粉达到最佳配比，大部分颗粒表面被润湿，细粉有效添补骨料中间，有效降低了颗粒间的摩擦，从而提高流动值;随着q值继续增大，材料中骨料比例越来越高，细粉含量越来越少，这样就不能保证细粉充分添补在骨料中间，造成骨料之间的摩擦力增大，流动值就会下降。由于本试验是通过最基础的高铝质浇注料来进行粒度组成试验的，而影响浇注料流动性的因素有很多，粒度组成只是其中最基本的一个，因此，从实验情况来看虽然q值取0.27时振动流动值最大，但依然不能满足振动浇注料的施工要求。本文以本次试验的最佳配比为基础，对材料体系进行不断改进完善，从而达到最佳使用效果。
2.2粒度组成对浇注料显气孔率和体积密度的影响
耐火材料的体积密度和显气孔率这两个重要指标主要取决于原料的自然堆积情况，堆积越密实，则体积密度越大，显气孔率越小;反之则体积密度越小，显气孔率越大。对于浇注料来说，体积密度和显气孔率与其粒度组成和流动性有直接联系。因此，从表4可以看出，q值在0.25~0.27这个范围时，体积密度增大，显气孔率降低;当q为0.27时体积密度达到最大，显气孔率较小;随着q值继续增大，体积密度下降，显气孔率升高。综上本文可以发现粒度组成对浇注料显气孔率和体积密度的影响与对流动值的影响几乎一致，浇注料的流动性影响浇注料的密实程度。
2.3粒度组成对浇注料强度的影响
影响不定形耐火材料的常温强度的主要因素有结合剂和显微结构，本实验中使用的是等量的水泥，结合剂对浇注料强度的影响是一致的。因此，粒度组成对于浇注料强度的影响主要是通过不同粒度组成对材料显微结构的影响决定的，从粒度组成与浇注料的显气孔率和体积密度的关系，本文发现显气孔率较低，体积密度较大的试样，由于其密实度较高，所以它的常温强度也同样较高。当q取0.27时常温强度最大。
3、本章小结
当q值取0.27时，浇注料的流动性最好，材料的密实度最高，显气孔率较低，体积密度较大，而常温强度同样较高。因此本实验选用q=0.27的颗粒级配作为挡渣墙的实验配比，以此为基础，对挡渣墙的结构和性能不断优化完善，以期达到长寿目标。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
