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影響流變性(xing)(xing)的因素(su)很多,如顆(ke)粒的極限尺寸、形狀、分布、吸(xi)水率:結合劑、分散劑的性(xing)(xing)質與加入量、加水量(liang)以(yi)及混合(he)攪拌工藝等,但其中(zhong)最主要的影響是結合(he)體系、粒度分(fen)(fen)布(bu)和分(fen)(fen)散(san)劑的性質與(yu)加(jia)入量(liang)。
1、粒度分布及顆(ke)粒形(xing)狀
在(zai)澆注(zhu)料中(zhong),粗(cu)顆(ke)(ke)粒隨(sui)著漿體一起(qi)流動(dong)(dong)的(de)(de)流動(dong)(dong)性(xing)較差,而(er)細粉及細小顆(ke)(ke)粒的(de)(de)流動(dong)(dong)性(xing)較好。即較粗(cu)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒在(zai)澆注(zhu)料料中(zhong)起(qi)到(dao)的(de)(de)作用(yong)是一種(zhong)阻礙作用(yong),特別是顆(ke)(ke)粒較粗(cu)的(de)(de)阻礙作用(yong)更大(da)。
不定形耐火材(cai)料的(de)粒(li)度級配方面最具權威(wei)性的(de)理論是Andreassen粒(li)度分布理論。可(ke)用以(yi)下公式表示:
CPFT=(d/D)q×100%(1)
式中:CPFT—小(xiao)于某一粒度(du)的累計百分(fen)數(體積);d-最(zui)小(xiao)顆粒尺寸(cun)(cun);D-最(zui)大顆粒尺寸(cun)(cun):q-分(fen)布系數。
粒度(du)分(fen)布依據(ju)多元組(zu)分(fen)系(xi)統(tong)體積百分(fen)比(bi)計算。如(ru)果Andreassen分(fen)布以對(dui)數曲線繪制,粒度(du)分(fen)布趨于直(zhi)線,直(zhi)線斜(xie)率(lv)用(yong)q表(biao)示。對(dui)澆(jiao)注料而(er)言,為了獲得最佳堆積方式,q值應為0.2~0.3之間(jian)。采用(yong)較(jiao)低的(de)q值,物料中(zhong)會有(you)更多的(de)細粉,這(zhe)些(xie)細粉作為填充(chong)劑和(he)潤滑劑,可減少(shao)粗顆粒之間(jian)的(de)摩擦,從而(er)獲得良好(hao)的(de)流動(dong)(dong)性。粒度(du)組(zu)成(cheng)中(zhong)尤其是基質部分(fen)對(dui)于提高澆(jiao)注料的(de)流動(dong)(dong)性起(qi)著(zhu)重要(yao)的(de)作用(yong)。
在低剪(jian)(jian)切速(su)率(lv)(2轉/s)下q=0.21時(shi)澆注(zhu)料的(de)扭(niu)(niu)距(ju)值(zhi)(zhi)為(wei)0.2N.m、自流值(zhi)(zhi)為(wei)114%,q=0.26時(shi)扭(niu)(niu)距(ju)值(zhi)(zhi)為(wei)0.2N.m、自流值(zhi)(zhi)為(wei)q=0.21的(de)60%,q=0.31時(shi)扭(niu)(niu)距(ju)值(zhi)(zhi)為(wei)1.6N.m。隨著q值(zhi)(zhi)的(de)增大(da),澆注(zhu)料的(de)剪(jian)(jian)切應力(li)增大(da)、流動(dong)值(zhi)(zhi)下降(jiang)。
在低水(shui)泥(ni)礬土基自流澆(jiao)注(zhu)料中,隨(sui)著粒度(du)分布(bu)的(de)減小(q值(zhi)從0.29,0.26到0.23),試樣的(de)剪切應(ying)力、流動阻力和剪切粘度(du)均呈上(shang)升趨(qu)勢,粒度(du)分布(bu)顯著影響澆(jiao)注(zhu)料的(de)流變性。
對(dui)剛玉一尖(jian)晶石(shi)質自(zi)流澆注料(liao)的(de)流動(dong)(dong)特性(xing)的(de)研(yan)究表明:骨(gu)料(liao)中(zhong)粗(cu)、中(zhong)、細顆粒的(de)比(bi)例應適當(dang),粗(cu):中(zhong):細=10:30:20時(shi),流動(dong)(dong)性(xing)較好;骨(gu)料(liao)與(yu)粉料(liao)的(de)比(bi)例對(dui)流動(dong)(dong)性(xing)影響(xiang)很大,當(dang)骨(gu)料(liao):粉料(liao)的(de)比(bi)例為55:45時(shi),流動(dong)(dong)性(xing)較好。
自流料中<1mm部分多則(ze)流動性好(hao),而(er)粉料太(tai)多則(ze)需水(shui)量(liang)大。所(suo)以增加1~0mm的顆粒組(zu)分對改善(shan)流動性是有(you)利的。具有(you)良好(hao)流動性的粒度構(gou)成范(fan)圍為:>1mm35~50%,1?0mm15~30%,<0.088mm35~50%。
2、水泥加入量
水泥(ni)加(jia)(jia)入量(liang)(liang)(liang)對澆(jiao)注料(liao)的(de)(de)流動(dong)性(xing)有(you)顯著(zhu)影響,鋁酸鈣(gai)水泥(ni)在(zai)形成(cheng)水化產物的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中需要(yao)適(shi)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)水,在(zai)加(jia)(jia)水量(liang)(liang)(liang)相同時水泥(ni)加(jia)(jia)入量(liang)(liang)(liang)多(duo)必然減(jian)少(shao)自由水的(de)(de)數量(liang)(liang)(liang)而降低澆(jiao)注料(liao)的(de)(de)流動(dong)性(xing)。但水泥(ni)加(jia)(jia)入量(liang)(liang)(liang)過(guo)(guo)少(shao)會影響澆(jiao)注料(liao)低溫下(xia)的(de)(de)強度(du),因此(ci)在(zai)保證澆(jiao)注料(liao)強度(du)的(de)(de)前題下(xia)應(ying)適(shi)當(dang)減(jian)少(shao)水泥(ni)用(yong)量(liang)(liang)(liang)。在(zai)超低水泥(ni)澆(jiao)注料(liao)中水泥(ni)主要(yao)起到遲效促(cu)凝(ning)劑的(de)(de)作用(yong)。對剛玉·尖晶石-鋁酸鈣(gai)懸(xuan)浮(fu)液流變(bian)特性(xing)的(de)(de)研究表(biao)明:隨著(zhu)鋁酸鈣(gai)水泥(ni)加(jia)(jia)入量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提(ti)高,懸(xuan)浮(fu)液的(de)(de)屈服應(ying)力(li)和塑性(xing)粘度(du)均(jun)出現增大的(de)(de)趨勢。
3、微(wei)粉的種類及加入(ru)量(liang)
澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)中的(de)(de)(de)微粉(fen)(fen)遇水(shui)(shui)后容易形(xing)(xing)成(cheng)具有雙電荷層的(de)(de)(de)膠(jiao)團,由于(yu)電解質(zhi)和表面活性(xing)劑的(de)(de)(de)分(fen)散(san)作用(yong)(yong)(yong),微粒之間不形(xing)(xing)成(cheng)團聚,加(jia)入(ru)分(fen)散(san)劑后,通過離子(zi)交(jiao)換增大了ξ電位,使膠(jiao)團增大,這(zhe)樣在同樣用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)(de)情(qing)況下可(ke)以(yi)提(ti)高澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)流(liu)動性(xing),而保持同樣的(de)(de)(de)流(liu)動性(xing)則(ze)量(liang)減少。因此(ci)微粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)減少了用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)、可(ke)降低澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)試(shi)樣的(de)(de)(de)氣孔率,使澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)(liao)獲(huo)得(de)更加(jia)均勻致密的(de)(de)(de)組織結構。
SiO2微(wei)粉為無定形(xing)二氧化硅(gui),具(ju)(ju)有(you)較(jiao)大的(de)比(bi)表面積和表面能、較(jiao)小的(de)粒(li)徑,能更有(you)效(xiao)地填充顆粒(li)空(kong)隙,置換出(chu)自由水,自由水起到潤滑作用。另外,SiO2微(wei)粉在相同的(de)條件(jian)下(xia)在水中形(xing)成(cheng)具(ju)(ju)有(you)雙電(dian)荷層的(de)膠團,在相同的(de)條件(jian)下(xia),與α-Al2O3微(wei)粉相比(bi),具(ju)(ju)有(you)較(jiao)大的(de)ξ電(dian)位(-69mV),α-Al2O3微(wei)粉相應的(de)ξ電(dian)位為所以,SiO2微(wei)粉具(ju)(ju)有(you)更好的(de)減水效(xiao)果(guo)和流動性。
4、分散劑(ji)種類(lei)及其加入量
粉料在(zai)加(jia)水攪拌(ban)時,會產生(sheng)一些網架(jia)(jia)結(jie)構從而對(dui)流動性不利。網架(jia)(jia)結(jie)構產生(sheng)的原因可能是:(1)由(you)于(yu)水泥在(zai)水化過程中所帶電荷(he)(he)不同,由(you)異性電荷(he)(he)相互吸(xi)引而成:(2)由(you)于(yu)帶電粒子在(zai)溶液(ye)中的運(yun)動,互相碰撞、吸(xi)附,相互吸(xi)引引起:
(3)粒(li)(li)(li)子(zi)間(jian)(jian)的(de)Van derWaals力(li)(li)勢能(neng)和雙電(dian)層的(de)斥(chi)力(li)(li)勢能(neng)所致。加入分(fen)散劑(ji)后,分(fen)散劑(ji)離解出陰離子(zi)基團,與泥漿中的(de)帶(dai)電(dian)粒(li)(li)(li)子(zi)作用,增加了粒(li)(li)(li)子(zi)間(jian)(jian)的(de)靜(jing)電(dian)斥(chi)力(li)(li)勢能(neng),降(jiang)低了粒(li)(li)(li)子(zi)間(jian)(jian)的(de)VanderWaals引力(li)(li)勢能(neng)。另一方面,分(fen)散劑(ji)吸(xi)附層的(de)粒(li)(li)(li)子(zi)相(xiang)互接近時(shi),吸(xi)附層的(de)重(zhong)疊會產生一種新的(de)斥(chi)力(li)(li)勢能(neng),阻(zu)止粒(li)(li)(li)子(zi)聚集,使網架結構遭到破壞,從而改善(shan)澆注料的(de)流動性(xing)。
分(fen)散劑(ji)(ji)種類(lei)及其加入(ru)(ru)(ru)(ru)量(liang)不(bu)同(tong)(tong),對泥(ni)漿懸浮(fu)液的(de)(de)流(liu)變(bian)(bian)(bian)特(te)性(xing)有(you)不(bu)同(tong)(tong)程度(du)的(de)(de)影(ying)響。宏觀表(biao)現(xian)為(wei)(wei)剪切應(ying)力和(he)(he)粘度(du)隨分(fen)散劑(ji)(ji)種類(lei)及其加入(ru)(ru)(ru)(ru)量(liang)的(de)(de)改變(bian)(bian)(bian)而變(bian)(bian)(bian)化。最常(chang)用的(de)(de)減(jian)水(shui)劑(ji)(ji)為(wei)(wei)表(biao)面活性(xing)物質(zhi),分(fen)為(wei)(wei)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)性(xing)和(he)(he)非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)性(xing)減(jian)水(shui)劑(ji)(ji)。離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)性(xing)減(jian)水(shui)劑(ji)(ji)在水(shui)中(zhong)電(dian)(dian)(dian)離(li)(li)(li)出(chu)陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)基(ji)(ji)團,吸(xi)附在微粉膠粒(li)表(biao)面;非離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)性(xing)減(jian)水(shui)劑(ji)(ji)在水(shui)中(zhong)不(bu)電(dian)(dian)(dian)離(li)(li)(li)出(chu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)基(ji)(ji)團,其親水(shui)基(ji)(ji)主要(yao)有(you)一(yi)定數置的(de)(de)含(han)氧(yang)基(ji)(ji)團(一(yi)般為(wei)(wei)醚基(ji)(ji)和(he)(he)羥基(ji)(ji))構成(cheng),具有(you)強烈(lie)的(de)(de)活性(xing)作(zuo)用,以物理吸(xi)附的(de)(de)方式(shi)吸(xi)附于膠粒(li)表(biao)面,特(te)別是在超細粉表(biao)面,改變(bian)(bian)(bian)膠粒(li)表(biao)面的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)動電(dian)(dian)(dian)位,增大膠粒(li)之(zhi)間的(de)(de)排(pai)斥(chi)力。由于該斥(chi)力的(de)(de)作(zuo)用,破壞(huai)了(le)超細粉的(de)(de)團聚體,以及水(shui)泥(ni)粒(li)子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間形(xing)成(cheng)的(de)(de)網絡(luo)結構,從(cong)而使包裹的(de)(de)游離(li)(li)(li)水(shui)釋放出(chu)來。分(fen)散劑(ji)(ji)的(de)(de)加入(ru)(ru)(ru)(ru)量(liang)過(guo)多會產生(sheng)不(bu)良影(ying)響。過(guo)剩(sheng)的(de)(de)分(fen)散劑(ji)(ji)會締(di)合成(cheng)膠束(shu),使溶(rong)液粘度(du)上(shang)升,同(tong)(tong)時電(dian)(dian)(dian)離(li)(li)(li)出(chu)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)對雙(shuang)電(dian)(dian)(dian)層產生(sheng)壓縮作(zuo)用,使雙(shuang)電(dian)(dian)(dian)層變(bian)(bian)(bian)薄,ξ電(dian)(dian)(dian)位下降,粒(li)子(zi)(zi)(zi)間斥(chi)力減(jian)弱,絮凝結構重新形(xing)成(cheng),游離(li)(li)(li)水(shui)再次被包裹。因此,過(guo)多的(de)(de)分(fen)散劑(ji)(ji)不(bu)但不(bu)能發(fa)揮分(fen)散作(zuo)用,甚(shen)至(zhi)會帶入(ru)(ru)(ru)(ru)雜質(zhi),影(ying)響澆注料的(de)(de)理化性(xing)能。
對(dui)于不同(tong)的(de)體系,適(shi)用的(de)分散劑的(de)種類是不相同(tong)的(de),需要通(tong)過(guo)實驗來對(dui)比(bi)研(yan)究,從而選擇出合適(shi)的(de)分散劑。
澆注料(liao)對加水(shui)量(liang)特別(bie)敏感,加水(shui)量(liang)不(bu)足、流(liu)動值太(tai)小,物料(liao)不(bu)能(neng)(neng)正常流(liu)動填(tian)充,氣泡(pao)不(bu)能(neng)(neng)排出(chu)來;加水(shui)量(liang)過大(da),會引起骨料(liao)下(xia)沉,從而導致骨料(liao)與基質分離,并且水(shui)分過多會影響材料(liao)的密度和強度,以(yi)及(ji)耐侵蝕性能(neng)(neng)和耐磨性能(neng)(neng)等。