流變性是不定形耐火材料的重要因素之一。目前，不定形耐火材料的技術(shù)發(fā)展方向之一是其作業(yè)性能由難觸變向易觸變?cè)傧驘o(wú)觸變(易流動(dòng))方向發(fā)展，從流變學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，即從塑性-彈性向塑性-塑性-彈性再向粘性-塑性發(fā)展。本工作主要研究了添加劑及水泥品種對(duì)新拌高鋁澆注料漿體流變性的影響。
實(shí)驗(yàn)
由于本實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)高鋁澆注料漿體部分進(jìn)行的，因此，細(xì)粉的質(zhì)量、細(xì)度至關(guān)重要。為保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性，全部采用特級(jí)礬土細(xì)粉，其粒度<0.088mm，比表面積為4396cm2·g-1。
結(jié)合劑選用純鋁酸鈣水泥，其比表面積(cm2·g-1)分別為4010和4962;添加劑選用三聚磷酸鈉(STP)和六偏磷酸鈉(SHP)。表1為礬土和純鋁酸鈣水泥的化學(xué)分析結(jié)果。
表1 原料的化學(xué)組成(w)
按水、料質(zhì)量比為0.3，加水?dāng)嚢?~3min，配制成漿體。采用NXS-11A型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定漿體的剪切應(yīng)力。為了定量地比較各漿體的觸變性大小，根據(jù)公式：T=(T1-T2)計(jì)算觸變性的大小，式中T1、T2分別代表相同轉(zhuǎn)速時(shí)在轉(zhuǎn)速上升階段和下降階段所測(cè)得的剪切應(yīng)力。
結(jié)果與討論
加劑對(duì)漿體流變性的影響
添加劑品種的影響
STP與SHP同為陰離子型添加劑，在水中可電離出陰離子基因。而水泥粒子及高鋁粒子與水接觸后，表面開(kāi)始水化，會(huì)溶出Ca2+、Al3+，即：CaO·Al2O3+4H2O→Ca2++2Al3++8OH-
CaO·2Al2O3+7H2O→Ca2++4Al 3++14OH-
Al2O3+3H2O→2Al(OH)2++2OH-
因此，添加劑電離出的大分子陰離子基因與高價(jià)的Ca2+、Al3+具有強(qiáng)烈的親合作用，并在顆粒表面形成一層溶劑化的單分子膜，使顆粒間的凝集作用減弱，摩擦阻力減小，從而使顆粒分散，顆粒的定向性減弱，顆粒之間的接觸點(diǎn)變少，形成的觸變結(jié)構(gòu)也少。
由于STP為六點(diǎn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而STP為鏈狀結(jié)構(gòu)，因此，可以推測(cè)，SHP遇水時(shí)發(fā)生電離應(yīng)比STP容易，電離出的陰離子基因也較多，從而對(duì)顆粒的吸附作用增強(qiáng)，分散性較強(qiáng)，顆粒之間的接觸點(diǎn)減少，表現(xiàn)在流變曲線(xiàn)上，即為以SHP為添加劑的漿體，具有較小的觸變性。同樣，由于STP在水中電離出的陰離子基因較多，其吸附-分散作用、潤(rùn)濕作用及潤(rùn)滑作用均較強(qiáng)，從而能使水泥顆粒充分分散，內(nèi)粘滯阻力小，其表觀(guān)粘度也相應(yīng)較小。
添加劑加入量對(duì)漿體觸變性的硬性
表2和表3分別列出了以STP和SHP為添加劑時(shí)各漿體的T值。可以看出，無(wú)論采用何種添加劑，漿體的觸變性均表現(xiàn)為：隨添加劑加入量增加，漿體的觸變性先遞減，但在遞減到一定程度后，漿體出現(xiàn)反觸變性，此后，隨添加劑加入量的繼續(xù)增加，漿體的觸變性又呈緩慢增加的趨勢(shì)。
表2 不同STP加入量的漿體的T值
表3 不同SHP加入量的漿體的T值
隨著添加劑加入量的增加，其在水中的溶解與電離的趨勢(shì)為：不飽和→飽和→過(guò)飽和。因此，在添加劑加入量少時(shí)，由于在水中的溶解與電離，表現(xiàn)出靜電吸附作用及溶劑化作用，分散顆粒，增加漿體流動(dòng)性，并且在一定的添加劑濃度范圍內(nèi)，濃度約高，分散作用約強(qiáng)。表現(xiàn)在宏觀(guān)上則是漿體流動(dòng)性增大，表現(xiàn)粘度減小，流型則由賓漢姆流體趨勢(shì)向于牛頓流體，并且內(nèi)粘性與觸變性也越來(lái)越小。
當(dāng)添加劑在粒子表面的吸附達(dá)到飽和后，若加入量再增加，就會(huì)出現(xiàn)添加劑過(guò)剩現(xiàn)象。這是，不僅在顆粒表面包裹著一層熔劑化膜，而且，正負(fù)粒子之間相互吸引而引起膠體的絮凝與聚沉，漿體的內(nèi)粘滯阻力又重新增加，表現(xiàn)粘度也逐漸增加，而表現(xiàn)在流變曲線(xiàn)上，為觸變性又緩慢增加。
水泥品種對(duì)澆注料漿體流變性的影響
對(duì)這兩種水泥進(jìn)行的粒度分析表明，開(kāi)封水泥具有較小的粒度和較大的比表面積。觸變狀態(tài)時(shí)介于泥漿稀釋流動(dòng)態(tài)和稠化凝聚態(tài)之間的一種中間狀態(tài)，觸變性大小與漿體中的膠體結(jié)構(gòu)、數(shù)量有關(guān)，粒子形狀越不規(guī)則，數(shù)量越多，約易形成觸變結(jié)構(gòu)。開(kāi)封水泥的粒度較小，比表面積大，因而與水接觸后，其顆粒之間的接觸點(diǎn)較多，表面的鍵不飽和性增強(qiáng)，趨向于降低其表面能的趨勢(shì)增大，觸變結(jié)構(gòu)容易建立，相應(yīng)地，觸變性也增大。
3 結(jié)論
(1)添加劑的種類(lèi)及加入量對(duì)澆注料漿體的流變性有較大影響，添加劑加入量過(guò)多或過(guò)少均不利于改善漿體的流變性。
(2)澆注料漿體的流變性與所選用水泥結(jié)合劑的比表面積有關(guān)，結(jié)合劑的比表面積大，則漿體的觸變性大，流變性降低。
