磷酸鹽澆注料是由磷酸鹽溶液與耐火骨料,粉料和外加劑按一定比例配制成型并保護或烘烤后,成為具有良好性能的新型材料。
邢臺鋼鐵廠300米3高爐工程熱風爐熱風出口拱、熱風管道三岔口,熱風爐爐頂拱頂球卻缺等形狀復雜,難砌筑成型的部位均采用澆注料澆注。以上部位原采用耐火磚砌筑,需用加工大量磚,因磚加工成尖角形體積變小,同時磚經(jīng)過加工后,內(nèi)部結構受到損傷,造成砌體整體性差,結構強度降低。某鋼鐵廠300米3高爐熱風爐投產(chǎn)4年,在熱風爐中修時發(fā)現(xiàn)熱風爐熱風出口拱和三叉口部位的氣體有變形脫落現(xiàn)象,中修時改為澆注料澆注。然而,邢臺鋼鐵廠投產(chǎn)4年左右,熱風出口拱和三叉口等處澆注料完整無缺,無發(fā)現(xiàn)異,F(xiàn)象。
石家莊鋼鐵廠118米2粉煤加熱爐,燒嘴磚采用澆注料預制塊,由于燒嘴磚體積大,結構復雜,并且需要進行450℃熱處理。多家耐火材料廠均不給加工生產(chǎn),在此情況下,我們與冶金部建筑研究院共同研究實驗,試制出不經(jīng)焙燒澆注料燒嘴。加熱爐于1989年11月投產(chǎn)至今,已經(jīng)4年之多,最近停爐檢修時觀察,燒嘴磚內(nèi)壁堅硬光滑,無剝落崩裂異,F(xiàn)象。
石家莊鋼鐵產(chǎn)150米3高爐大修,為了縮短工期,分層作業(yè),其中一段是在爐身與爐腰處砌體接頭,在施工接頭處很難砌筑達到全部整層,否則必須經(jīng)過細加工,又因窄小砌筑十分困難。特別是后塞砌的磚,灰縫內(nèi)灰漿無法飽滿,影響砌筑質(zhì)量。為了保證質(zhì)量和施工工期,在施工接頭那層磚用澆注料干硬性搗打。生產(chǎn)使用8年后,在拆修時發(fā)現(xiàn)澆注料輕微損傷,與磚粘結牢固。
綜上所述,澆注料廣泛應用到各種工業(yè)爐窯上,已經(jīng)取得良好的效果。除澆注料高溫工作性能必須滿足工業(yè)爐窯工作性能要求外,常溫強度要高;不需要加熱烘烤達到施工需要強度,特別是預制品,更要有常溫強度高的澆注料。在施工中有良好的施工性能,也就是初凝階段和易、流動性好,滿足振搗時間,保證澆注料密實;后期凝固快而且強度高,滿足下步施工強度的需要。因此,對澆注料原材料、外加劑、配合比、施工工藝和方法,與冶金部建筑研究總院共同進行試驗研究。使其滿足生產(chǎn)和施工的要求,選出最佳澆注料配合比。
磷酸鹽澆注料施工方法
材料技術要求
高鋁粗細骨料,采用高鋁熟料或廢高鋁磚加工而成。粗骨料顆粒要求5~10毫米,細骨料顆粒要求0.15~5毫米,并且顆粒級配均勻良好,澆注料才能有較好的密實型和高溫性能。Al2O3含量75%以上,其耐壓強度和荷重軟化點隨著骨料Al2O3含量的提高而增大,但影響不甚顯著。耐火度不低于1770℃。吸水率不大于5%,吸水率是衡量骨料和粉料燒成質(zhì)量標準,也有直接影響施工質(zhì)量和澆注料高溫性能,必須嚴格控制。
高鋁細粉,采用鋁熟料加工而成,顆粒要求小于0.088毫米的應不少于85%。細粉細度對澆注料性能有直接影響,耐壓強度隨著粉料比面積的增加而增大,但是,又對制品的熱震穩(wěn)定性有不良影響;細粉越細,比面積越大,活性也越好,越容易與膠結劑發(fā)生反應。用量不宜過多。促凝劑,一般采用高鋁水泥(礬土水泥)其標號不低于425#,耐火度不低于1400℃,并符合標準要求,采用高鋁水泥其反應速度適宜,即滿足澆注時間又能保證常溫強度。
膠結劑采用工業(yè)磷酸,是無色透明的晶體,極易溶解于水,其磷酸含H3PO4在85%左右,平日為了方便施工,通常采用稀釋后濃度為42.5%的磷酸配制澆注料。
外加劑,采用微量復合外加劑,一般具有減水,消泡、增強作用,保證振動搗時間,而后期強度增高快,便于達到施工強度,保證澆注料的施工質(zhì)量和高溫工作性能。
水采用潔凈自來水。
澆注料配和比。
澆注料配合比是否正確直接影響施工性能、施工質(zhì)量和工作性能。粗細骨料和細粉配比要適量。使骨料能起骨架作用,骨料增多時澆注料和易性較差,強度有些降低,但荷重軟化點略有提高;細粉必須有足夠數(shù)量才能包裹住顆粒表面,并與膠結劑發(fā)生反應形成牢固的結合,使?jié)沧⒘嫌泻玫男阅埽荒z結劑只有濃度和用量適量,才能保證物理反應的順利進行,而且對常溫耐壓強度和高溫性能有一定影響,其隨著濃度和用量(超過最佳濃度和用量)增加而各項性能降低。綜上所述,根據(jù)理論、實踐、原材料等因素選用最佳配合比,為了節(jié)約試驗費,經(jīng)過許多施工操作試驗后,澆注料工作性能
選用不同廠家、不同配合比澆注料委托冶金部建筑研究總院進行試驗。試驗結果見表1。從表1中看出各組澆注料工作性能均優(yōu)于標準。施工性能好,特別是常溫強度高。根據(jù)原材料價格,陽泉高鋁原材料和煤儲藏量大,價格低選用第二組為施工配合比。
表1 磷酸鹽澆注料性能試驗指標表
施工方法
攪拌工藝
備料→材料試驗→配合比試驗→各料稱量→
施工工藝
安裝驗收→清理雜物→支模→錨固件焊接→噴水濕潤→澆注料振搗→制作試塊→養(yǎng)護→試塊試驗→拆!鷻z查→自然干燥→烘烤。
施工操作方法
澆注料配合比必須嚴格控制,骨料稱量允許誤差為3%,粉料、外加劑、膠結劑稱量允許誤差均為1%,特別嚴禁為了便宜施工,而隨便增加膠結劑或水,影響澆注料高溫工作性能及延長凝固時降低常溫強度。
澆注攪拌最宜采用強制式攪拌機和自由落式攪拌機。少量澆注料也可以用人工攪拌,但必須攪拌均勻。
根據(jù)工程量太小,用紅磚砌睏料池,表面抹水泥砂漿,待達到強度后才能使用。同時,準備稀釋磷酸的容器。按規(guī)定比例將濃磷酸徐徐倒入水中攪拌,嚴禁水向酸內(nèi)倒。冬季氣溫低時,可采用溫水(40℃左右)稀釋。應防止雜物掉入容器內(nèi),使用時間相隔較長時,要重新攪均,并檢查其比重,是否達到規(guī)定濃度溶液的比重。
按配合比各料進行正確稱量、進行攪拌、睏料、攪拌3個工藝。
骨料、粉料干混均勻(約1分鐘)加入配合比所需稀釋硫酸溶液用量3/5,濕混均勻(2—3分鐘)送到睏料池進行睏料,池用塑料膜覆蓋,并封閉好,防止膠結劑蒸發(fā),同時不得與水接觸,氣溫一般在15℃以上,靜止睏料16小時以上,如果環(huán)境溫度在5℃左右,睏料時間24小時或延長時間,或者在池周圍加溫。必須使膠結劑與骨料和粉料中的金屬充分反應,放出氫氣,防止成型后制品膨脹造成事故。
將睏好的料稱量后加入促凝劑,外加劑攪拌均勻然后,再加入配合比所需磷酸溶液用量剩余部分(少于2/5)繼續(xù)攪拌均勻(約1—2分鐘)即可供成型使用。
骨料和粉料含水率大時,需要進行含水率測試,然后,調(diào)整磷酸濃度和磷酸溶液用量。在混合時,磷酸溶液用量超過18%還不易成型時,應檢查分析骨料和粉料燒結質(zhì)量或是否混進雜質(zhì)。嚴禁把不合格混合料用于工程上。
攪拌好的混合料取樣檢驗觀察,最佳膠結劑用量檢驗方法;攪拌好的混合料用手緊握成團,從手指有少量溶液滲出,用兩手指捏即碎,這種狀態(tài)為最佳膠結劑用量。
澆注料所用模板最好采用鋼模板,刷脫模劑。也可用木模,但必須鋪設一層塑料膜。如果澆注料與輕質(zhì),保溫材料刷防水涂料或用粘結劑沾一層塑料膜,防止輕質(zhì),保溫材料吸水影響澆注料振搗和質(zhì)量。
澆注料振搗一般采用插入式振搗器,并根據(jù)澆注料厚度、振搗條件選擇振搗器規(guī)格,在振搗時,振搗棒要快插、輕撥、慢移動,同時注意觀察防止振搗棒造成空洞;振搗時間不宜太長。即澆注料表面返漿或不再沉落即可,防止?jié)沧⒘显斐蓛?nèi)部分層,影響工作性能。
澆注料應連續(xù)施工,每層鋪料不宜超過300毫米,每層澆注間隔時間不得超過45分鐘,振搗時,把振搗棒插入原澆注料50毫米左右,一層一層循環(huán)澆注,便于層與層之間粘結牢固。
因各種原因不能連續(xù)施工,可留施工縫,最好留設在膨脹縫外,否則,施工縫做成麻面,即在澆注料劃深10毫米、寬20毫米左右十字溝,間距100毫米左右,如果需要繼續(xù)澆注,必須在原澆注料強度達到70%標準強度,才可進行上層澆注,在澆注前最好鋪一層(5~10毫米)磷酸濃泥漿,使施工縫處密實,在施工縫振搗時要認真,嚴禁振動原澆注料。
澆注料在按設計或規(guī)范留設膨脹縫,一般爐墻拐角上下不宜留設膨脹,澆注料每隔1~1.5米留一道寬6毫米左右的膨脹縫,施工時膨脹縫內(nèi)填充于澆注料同樣寬度“PVC”膨脹版。并在膨脹縫非工作面?zhèn)绕龇饣鸫u,封火磚可用粘土磚或輕質(zhì)粘土磚。
澆注料在澆注時,為了保證質(zhì)量,每班應制作7.07×7.07×7.07(厘米)試塊3組,其中一組做為拆模依據(jù),另外的試塊進行高溫性能試驗。
澆注料適宜自然養(yǎng)護,溫度在20℃以上為宜,養(yǎng)護時間3天,在此期間不得澆水,特別是剛成型后的澆注料嚴禁與水接觸,否則含水量增大降低膠結劑濃度,造成不凝固或強度降低。
澆注料養(yǎng)護3天后,即做試塊強度試驗,強度達到標準后脫模,并對澆注料制品質(zhì)量進行認真檢查,不應有蜂窩麻面,