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通(tong)常(chang)將AI2O3含量(liang)(質量(liang)分數)大(da)于90%的耐(nai)(nai)火(huo)澆注(zhu)(zhu)料(liao)稱為剛(gang)(gang)玉(yu)耐(nai)(nai)火(huo)澆注(zhu)(zhu)料(liao)，其主要物相為剛(gang)(gang)玉(yu)，因為剛(gang)(gang)玉(yu)具(ju)有熔點(dian)高(gao)(2050℃)和抗(kang)熔渣侵蝕能(neng)力(li)強的特點(dian)，使剛(gang)(gang)玉(yu)質澆注(zhu)(zhu)料(liao)具(ju)有較高(gao)的耐(nai)(nai)火(huo)度(du)和良好的化學穩定(ding)性。剛(gang)(gang)玉(yu)耐(nai)(nai)火(huo)材料(liao)的原料(liao)組合有多種形式(shi)，例(li)如：
(1)用白剛(gang)玉作骨料(liao)和粉料(liao)
(2)用板狀(zhuang)氧化(hua)鋁(lv)和致密(燒結)氧化(hua)鋁(lv)作(zuo)(zuo)骨料，用致密(燒結)氧化(hua)鋁(lv)作(zuo)(zuo)粉體；
(3)用亞白(bai)剛玉或(huo)者棕剛玉作骨料(liao)，用致密(燒結(jie))氧化鋁作粉料(liao)；
(4)用白剛玉(yu)(yu)和特級礬土熟料作骨料，用白剛玉(yu)(yu)作粉料等。
為了提高剛(gang)玉(yu)質耐火澆注(zhu)料(liao)(liao)基質的(de)(de)性(xing)能(neng)，通常用白剛(gang)玉(yu)粉(fen)(fen)或(huo)者(zhe)板狀氧(yang)化鋁粉(fen)(fen)作為其(qi)粉(fen)(fen)料(liao)(liao)。根據剛(gang)玉(yu)耐火澆注(zhu)料(liao)(liao)目標性(xing)能(neng)的(de)(de)要求， 合理的(de)(de)選擇(ze)顆粒分布系(xi)數(shu)作為配方擬(ni)合顆粒配比(bi)。結合系(xi)統中的(de)(de)活(huo)性(xing)填料(liao)(liao)， 普遍(bian)使(shi)用SiO 2粉(fen)(fen)(常稱為硅灰)或(huo)者(zhe)活(huo)性(xing)α-AI2O3粉(fen)(fen)等(deng)。
根據(ju)應用(yong)要求， 剛玉(yu)質耐火澆(jiao)注料一般可(ke)按照含水泥(LCC及UL-CC) 或(huo)者無水泥(NCC) 的組成(cheng)配制。前者以(yi)(yi)水泥或(huo)者水泥和活(huo)性超(chao)微粉并用(yong)作為結合(he)劑，而后者則(ze)采用(yong)活(huo)性超(chao)微粉作為結合(he)劑。同(tong)時添加高效表面活(huo)性劑(高效分散劑和減水劑)以(yi)(yi)分散結合(he)劑和活(huo)性填料，減少用(yong)水量。
一般來說，剛玉質耐(nai)火澆注料(liao)中的粉體+活(huo)性填(tian)料(liao)(超微粉)含量(質量分數)為30%~34%。材(cai)料(liao)品種不(bu)同時，其活(huo)性填(tian)料(liao)用量也會不(bu)相同，但最(zui)佳活(huo)性填(tian)料(liao)配入量在4%~10%之間。
活(huo)性填(tian)料的(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理很復雜，但(dan)其根本(ben)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理是起填(tian)充(chong)作(zuo)用(yong)(yong)。因為耐(nai)(nai)火澆(jiao)注料的(de)粒(li)度級配，堆積(ji)密(mi)度較(jiao)大，而(er)且(qie)較(jiao)致密(mi)，但(dan)仍(reng)然有眾多的(de)孔(kong)(kong)隙。若用(yong)(yong)活(huo)性填(tian)料(超微粉(fen))來填(tian)充(chong)這些(xie)孔(kong)(kong)隙，便可(ke)使孔(kong)(kong)隙大大減(jian)少，從而(er)明顯地(di)降(jiang)低耐(nai)(nai)火澆(jiao)注料的(de)用(yong)(yong)水(shui)(shui)量，使澆(jiao)注構件或者耐(nai)(nai)火襯體(ti)(ti)干(gan)燥(烘烤)后留下的(de)氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)大大地(di)減(jian)少。也(ye)就是說，在耐(nai)(nai)火澆(jiao)注料中配入活(huo)性填(tian)料， 可(ke)降(jiang)低水(shui)(shui)量， 提高其體(ti)(ti)積(ji)密(mi)度， 降(jiang)低氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)率， 常用(yong)(yong)的(de)有SiO 2微粉(fen)和活(huo)性α-AI2O 3微粉(fen)。
α-Al2O3微(wei)粉(fen)是用(yong)工(gong)業氧(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)煅燒(shao)(shao)后制成的(de)(de)(de)。其(qi)(qi)特(te)點(dian)是分散性(xing)好(hao)，顆(ke)粒小(xiao)、高溫(wen)下(xia)易于燒(shao)(shao)結(jie)且體(ti)積效應(ying)小(xiao)等(deng)。α-AI2O3加(jia)入到(dao)耐火(huo)(huo)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)，對其(qi)(qi)施(shi)工(gong)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影響比較顯著。在(zai)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)加(jia)入適量的(de)(de)(de)a-AI2O3微(wei)粉(fen)，一(yi)方面在(zai)高溫(wen)下(xia)其(qi)(qi)會發生(sheng)(sheng)陶瓷化(hua)和(he)莫來石化(hua)反應(ying)，可以提(ti)高耐火(huo)(huo)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐火(huo)(huo)度(du)；另(ling)一(yi)方面起(qi)到(dao)微(wei)粉(fen)的(de)(de)(de)填充作用(yong)，降(jiang)低澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)氣孔(kong)率，使(shi)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)缺陷減少(shao)，提(ti)高其(qi)(qi)強(qiang)度(du)和(he)抗熔渣侵蝕的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力，改進耐火(huo)(huo)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)等(deng)。同(tong)(tong)時，氧(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)微(wei)粉(fen)能(neng)(neng)和(he)水(shui)(shui)泥顆(ke)粒之間進行燒(shao)(shao)結(jie)，起(qi)到(dao)連接周圍顆(ke)粒形成網絡結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)輔助(zhu)結(jie)合(he)作用(yong)。α-Al2O3微(wei)粉(fen)加(jia)入量越多，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)振動流動性(xing)就會越小(xiao)。但當微(wei)粉(fen)添加(jia)量超過一(yi)定值時，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)也有下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)趨勢。這(zhe)是因為加(jia)入過量的(de)(de)(de)AI2O3后，除一(yi)部(bu)分起(qi)填充孔(kong)隙和(he)減少(shao)施(shi)工(gong)用(yong)水(shui)(shui)量的(de)(de)(de)作用(yong)外(wai)，剩余的(de)(de)(de)部(bu)分優(you)化(hua)與澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)泥反應(ying)生(sheng)(sheng)成CA2和(he)CA6等(deng)，不但消耗(hao)基質中(zhong)的(de)(de)(de)大量AI2O3，同(tong)(tong)時還(huan)伴有體(ti)積膨(peng)脹，使(shi)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)(liao)高溫(wen)出來后存在(zai)結(jie)構(gou)缺陷，導致強(qiang)度(du)等(deng)性(xing)能(neng)(neng)相應(ying)下(xia)降(jiang)。
在(zai)耐火(huo)澆(jiao)注(zhu)料中(zhong)， SiO 2微(wei)粉可以提高澆(jiao)注(zhu)料的常溫(wen)、中(zhong)溫(wen)和高溫(wen)強度， 改善澆(jiao)注(zhu)料的流動性和抗熱(re)震性。
SiO 2微粉(fen)對澆(jiao)注料(liao)流(liu)動性的影響， 如圖1所示(shi)。當(dang)無(wu)定形(xing)SiO 2顆(ke)粒(li)覆蓋在(zai)(zai)大(da)顆(ke)粒(li)表面時， 不僅(jin)能阻礙較大(da)的顆(ke)粒(li)的團聚現象，而且還(huan)能夠在(zai)(zai)大(da)顆(ke)粒(li)之間起(qi)到(dao)潤滑(hua)作用，從而有效地降低(di)大(da)顆(ke)粒(li)間的摩擦(ca)阻力。因(yin)此，在(zai)(zai)澆(jiao)注料(liao)中加入SiO 2微粉(fen)能明顯提高澆(jiao)注料(liao)的流(liu)動性。
SiO 2微粉在鋁酸鈣(gai)水(shui)泥水(shui)化的(de)(de)過程中(zhong)能夠避免生(sheng)成C2AH 8， 而直接生(sheng)成鈣(gai)黃長石C2ASH 8， 從(cong)而提高澆(jiao)注料的(de)(de)常溫強度。
目前用于耐火澆注料中(zhong)的SiO 2微粉主要有兩(liang)種：一種是(shi)高純硅石制成的， 另一種是(shi)生成金屬(shu)硅或硅鐵的副產品(pin)。這兩(liang)種產品(pin)均為無定形的非晶質材料。前者(zhe)呈顆粒狀(zhuang)活性；后(hou)者(zhe)呈中(zhong)空(kong)球狀(zhuang)有活性，不團聚，填(tian)充(chong)性好。摻入澆注料凝結(jie)后(hou)， SiO 2表(biao)面形成硅醇基(ji)， 經干燥脫水架橋， 形成硅氧烷網狀(zhuang)結(jie)構， 溫(wen)度升(sheng)高不易斷裂， 所以可提高澆注料的中(zhong)溫(wen)強(qiang)度。
經研究(jiu)SiO 2微粉含(han)量(liang)對(dui)剛玉(yu)質超低水泥澆注料(liao)的(de)(de)燒結(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)、高(gao)溫強(qiang)度以及抗熱(re)(re)震性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影響。研究(jiu)表明：隨著SiO 2微粉含(han)量(liang)的(de)(de)增加， 經過1100℃燒結(jie)(jie)后的(de)(de)試樣(yang)的(de)(de)顯氣孔率(lv)降(jiang)低， 強(qiang)度升(sheng)高(gao)； 經1400℃燒結(jie)(jie)后澆注料(liao)樣(yang)品的(de)(de)熱(re)(re)態抗折強(qiang)度增加。這(zhe)表明SiO 2微粉不僅(jin)可以促進澆注料(liao)的(de)(de)燒結(jie)(jie)， 而且和(he)AI2O 3能(neng)(neng)(neng)反應生成(cheng)莫來石， 因(yin)為(wei)莫來石晶體結(jie)(jie)構(gou)為(wei)針狀，其能(neng)(neng)(neng)與剛玉(yu)骨料(liao)相互穿插，起到增強(qiang)增韌的(de)(de)作用，從而使澆注料(liao)的(de)(de)強(qiang)度和(he)抗熱(re)(re)震性(xing)都能(neng)(neng)(neng)夠得到改善。
同時(shi)也有研究(jiu)表(biao)明， SiO 2微粉能(neng)(neng)夠填充(chong)在顆粒的(de)間隙， 明顯降低分散介質所占空(kong)間。例如， 在合(he)適的(de)SiO 2微粉加(jia)(jia)入范圍(wei)內(nei)， 澆(jiao)注料中增加(jia)(jia)2wt%的(de)SiO 2微粉就會使加(jia)(jia)水量減少1wt%。因(yin)此， SiO 2微粉借助其(qi)自身良好的(de)填充(chong)性能(neng)(neng)，降低澆(jiao)注料的(de)加(jia)(jia)水量，增加(jia)(jia)澆(jiao)注料致密度，從而使耐火澆(jiao)注料力(li)學性能(neng)(neng)的(de)提高。
在剛(gang)玉耐(nai)火(huo)(huo)澆注料(liao)(liao)中，結合(he)(he)劑(ji)、活性(xing)填料(liao)(liao)和添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)用量很少，但(dan)都(dou)(dou)是(shi)非常重要的(de)(de)相輔(fu)相成(cheng)的(de)(de)三個(ge)組成(cheng)部分(fen)，不(bu)可(ke)缺少。每(mei)個(ge)組成(cheng)部分(fen)的(de)(de)選擇都(dou)(dou)成(cheng)為(wei)控制剛(gang)玉耐(nai)火(huo)(huo)澆注料(liao)(liao)流變(bian)性(xing)能(neng)的(de)(de)關鍵因素。選擇的(de)(de)標準是(shi)保證(zheng)相應的(de)(de)剛(gang)玉耐(nai)火(huo)(huo)澆注料(liao)(liao)達到施工性(xing)能(neng)的(de)(de)要求。這可(ke)通過優化添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)方法來(lai)實(shi)現，例(li)如可(ke)加(jia)入多(duo)種添(tian)加(jia)劑(ji)(復合(he)(he)添(tian)加(jia)劑(ji))，每(mei)一(yi)種添(tian)加(jia)劑(ji)都(dou)(dou)具(ju)有不(bu)同的(de)(de)功能(neng)， 同時也可(ke)以加(jia)入少量的(de)(de)氧化物耐(nai)火(huo)(huo)材料(liao)(liao)如Cr2O 3、ZrO 2等(deng)等(deng)， 以改變(bian)剛(gang)玉質(zhi)耐(nai)火(huo)(huo)澆注料(liao)(liao)的(de)(de)性(xing)能(neng)。
