自流澆注料作為第四代澆注料，具有許多明顯的優(yōu)勢(shì)。自流澆注料多為重質(zhì)，還未見(jiàn)過(guò)輕質(zhì)的。因此對(duì)輕質(zhì)自流耐火澆注料作了嘗試。高性能的自流澆注料要求具備高流動(dòng)性，高穩(wěn)定性和高填充性的統(tǒng)一。流動(dòng)性和抗分離性是相互矛盾的，但二者必須統(tǒng)一于一體。通過(guò)提高用水量也可獲得(或增大)流動(dòng)性，但同時(shí)又降低了抗分離能力，穩(wěn)定性差，并伴隨著物理力學(xué)性能的下降。因此如何以較低用水量，獲得高流動(dòng)性和高穩(wěn)定性，是自流澆注料的關(guān)鍵。
試驗(yàn)
原材料
試驗(yàn)用原材料為礬土水泥，陶粒，氧化鋁粉，硅灰，自制超細(xì)粉(粘土質(zhì))，分散劑等。其化學(xué)成分如表1。
表1原材料化學(xué)組成/ %
流動(dòng)值的測(cè)定
采用一個(gè)無(wú)底圓筒(05.0 cm x 5.1 cm)，置于玻璃板上，將拌合物注入圓筒中，表面用抹刀輕輕刮平后，垂直向上提取圓筒，拌合物自動(dòng)流成圓盤(pán)狀，量取四個(gè)垂直的直徑取平均值，即為流動(dòng)值(mm)。
試樣的制備
準(zhǔn)確稱(chēng)取各組分加入攪拌機(jī)中干混1min，再加水?dāng)埌? min，將拌合物裝入40mmx40mmx160mm的試模中自流成型，24h后拆模，自然養(yǎng)護(hù)48h。
物理性能的測(cè)試
試樣經(jīng)815℃熱處理后，進(jìn)行物理性能的測(cè)試，并用普通隔熱澆注料作對(duì)比試驗(yàn)，其結(jié)果列于表2。
表2不同澆注料的性能
結(jié)果與討論
顆粒粒度的構(gòu)成
骨料對(duì)流動(dòng)性的影響表現(xiàn)在多方面：顆粒形狀，級(jí)配，粒徑，吸水性等。顆粒的形狀愈接近球形，顆粒間相互接觸的面積愈小，流動(dòng)性愈好。骨料的吸水性小，則混合料用水量在較小的情況下就足以保證形成溶膠并使顆粒之間能夠自由流動(dòng)。顆粒級(jí)配是影響流動(dòng)性能的重要因素。該試驗(yàn)中顆粒范圍為：粗顆粒5〜1.2 mm;中顆粒1.2〜0.3mm;細(xì)顆粒0.3〜0.045mm;超細(xì)粉< 0.045mm。細(xì)粉用量不足時(shí)，骨料與細(xì)粉之 間存在著分離傾向，流動(dòng)性差或不流動(dòng);中顆粒用量較多時(shí)，因骨料之間的直接接觸，使流動(dòng)性顯著下降;細(xì)粉用量過(guò)多時(shí)，則施工后細(xì)粉產(chǎn)生分離現(xiàn)象，或產(chǎn)生高粘度，影響流動(dòng)性。采用不同的粗中細(xì)顆粒級(jí)配，觀(guān)察其相應(yīng)的達(dá)到穩(wěn)定的流動(dòng)性時(shí)所需的超細(xì)粉最小用量，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3顆粒級(jí)配與超細(xì)粉用量之間的關(guān)系
顆粒級(jí)配直接影響著堆積的密實(shí)狀態(tài)， 從而影響超細(xì)粉的用量，從表3可以看出:
(1)試樣2由于<0. 3 mm細(xì)顆粒具有粘聚性，用量太多時(shí)導(dǎo)致流動(dòng)性下降。(2)間斷級(jí)配較連續(xù)級(jí)配可獲得更緊密堆積，因此前者達(dá)到穩(wěn)定的流動(dòng)性時(shí)所需的超細(xì)粉最小用量較少。
顆粒粒徑的大小
用5~10mm顆粒按不同的重量比部分置換5~1.2mm顆粒，在相同的用水量下分別測(cè)試流動(dòng)值，結(jié)果見(jiàn)圖1。試驗(yàn)表明：顆粒粒徑的增大造成流動(dòng)性急劇下降。為了獲得良好的流動(dòng)性，應(yīng)選擇粒徑小的顆粒為骨料。
超細(xì)粉
超細(xì)粉在自流澆注料中除了填充骨料堆積的空隙外，更重要的是與水形成連續(xù)的流體，減少顆粒間的直接接觸，從而使物料在其自身重力作用下可流動(dòng)。超細(xì)粉的種類(lèi)不同，其性能也不同。
氧化鋁粉和自制超細(xì)粉
在同一配合比中，對(duì)氧化鋁粉與自制超細(xì)粉(粘土質(zhì))按等重量進(jìn)行互換，分別測(cè)定流動(dòng)值。比較二者的作用(見(jiàn)表4)，自制超細(xì)粉的性能優(yōu)于氧化鋁粉。
表4 二種超細(xì)粉在自流澆注料中的性能比較
硅灰
表5給出了硅灰與自制超細(xì)粉復(fù)合使用對(duì)澆注料流動(dòng)性、穩(wěn)定性及物理力學(xué)性能的影響。從中不難看到，少量硅灰的摻入，有利于澆注料流動(dòng)性的提高，隨其用量的進(jìn)一步增加，流動(dòng)性急劇下降。
表5硅灰在自流澆注料中的作用
在體系中加入硅灰后，Si02與水形成呈電負(fù)性的膠體，帶負(fù)電荷粒子之間的排斥力使流動(dòng)性增加。同時(shí)Si02膠體具有粘稠性，當(dāng)其用量增加時(shí)，粘稠性起主導(dǎo)作用，反而使流動(dòng)性急劇下降。此外，我們還可以看到，使用硅灰對(duì)澆注料的強(qiáng)度有所提高，這是由于硅灰粒子極細(xì)小，能填充毛細(xì)孔所致。 綜合平衡其各種作用，硅灰的適宜用量為1.5% ~ 2%，此時(shí)的繞注料既具有局流動(dòng)性，又具有一定的穩(wěn)定性。
自流澆注料的性能
經(jīng)試驗(yàn)，自流澆注料的基本配方(%)為：礬土水泥30~35，陶粒45~55，超細(xì)粉15〜 20，硅灰1.5 ~2.0，以及適量的分散劑，澆注料性能見(jiàn)表2。
比較表2中各項(xiàng)內(nèi)容，我們看到：(1)所制備的自流澆注料具有普通澆注料同樣的物理性能，在用水量上相當(dāng)，但卻獲得了普通澆注料所不具備的高流動(dòng)性。(2)該自流澆注料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到并超過(guò)了石油化工行業(yè)〈隔熱耐磨混凝土襯里技術(shù)規(guī)范〉SH3531-94中規(guī)定的對(duì)催化裂化裝置用單層襯里材料性能的要求。
結(jié)論
(1)骨料的性能直接影響著澆注料的用水量和流動(dòng)性，采用合適的超細(xì)粉和分散劑，是實(shí)現(xiàn)低用水量和高流動(dòng)性的有效技術(shù)途徑。
(2)硅灰既對(duì)澆注料的流動(dòng)性和物理力學(xué)性能有貢獻(xiàn)，又具有粘稠性，與自制超細(xì)粉的復(fù)合使用，可同時(shí)獲得對(duì)流動(dòng)性和穩(wěn)定性的需要，硅灰的適宜用量為1.5%〜2.0%。
(3)所制備的自流輕質(zhì)澆注料可用于石油化工行業(yè)催化裂化裝置無(wú)龜甲網(wǎng)隔熱耐磨單層襯里。
