高强度耐磨浇注料在施工过程中的自粉化现象是由于铝酸钙水泥水化产物与大气中的CO2、SO2、H2S等酸性气体发生反应,导致水化产物分解,致使耐磨浇注料的强度下降。主要包括铝酸钙水泥的碳酸化反应、铝酸钙水泥与碱的碳酸盐反应以及铝酸盐水泥与亚硫酸盐反应三个化学过程。耐磨浇注料在养护或自然干燥过程中,随着水分的蒸发,一些可溶性碳酸盐、磷酸盐、亚硫酸盐等盐类的结晶析出,一部分含结晶水的盐类的风化、失水,晶型发生转变,同时伴随着体积变化,加剧了高强度耐磨浇注料的强度损失。
高强度耐磨浇注料的凝结硬化,主要是凝聚结合,因此超微粉的作用十分重要,是决定和影响其性能的关键因素。
高强度耐磨浇注料的超微粉,主要有活性SiO2粉、A-Al2O3粉和Cr2O3粉等,其成分含量(%)分别为93.2、大于90和大于99,这3种超微粉和粒径分布。
高强度耐磨浇注料的配合比相同,CaO含量约为0.6%。通过三组试样,分别掺加活性SiO2、A-Al2O3及其二者复合的超微粉,用量相同。随着加热温度的升高,掺加不同超微粉的浇注料,其强度均有增加。同时看出,不同的超微粉,对浇注料强度的贡献也不同。掺加活性SiO2和A-Al2O3等量复合的超微粉,其强度高,其次为掺加活性SiO2超微粉的浇注料,掺加氧化铝超微粉的浇注料,其强度低。加热温度达到1500℃时,掺加3种超微粉的浇注料,其强度基本相似。这就是说,配制超低水泥耐火浇注料时,好用复合超微粉,单独使用时,应优先选用活性SiO2超微粉。
但是,SiO2超微粉用量增多,将会降低浇注料中Al2O3含量,同时增加了游离石英,必然导致浇注料抗渣性的下降。例如,铁沟浇注料的配合比:高铝骨料70%,SiCl4.2%,C5.8%,分散剂0.2%,水6.5%,高铝粉和SiO2超微粉合量10%。采用坩埚法在还原气氛下进行抗渣试验。试验条件:标准渣的碱度为1.105,加热温度和保温时间1500℃,4h。随着SiO2超微粉用量的增加,抗渣性有个佳值,即超微粉用量为5%左右时,抗渣性好。
高强度耐磨浇注料的配合比不变,耐火细粉和超微粉的合量不变。随着超微粉用量的增加,1600℃烧后耐压强度也增大,但有个佳值。SiO2超微粉用量为5%左右,AlO3和Cr2O3超微粉用量为7%左右,此时强度较好,其他性能也优良;从超微粉品种来看,增强果好的是SiO2超微粉,其次是Al2O3超微粉,Cr2Oo3超微粉增强果较差。同时看出,SiO2超微粉的增强比后两种超微粉的高2.5-4.4倍。
硬化剂是高强度耐磨浇注料常用的外加剂之一,主要用于解决高强度耐磨浇注料强度发展过慢的问题。一般情况下,硬化剂用于低温养护环境下高强度耐磨浇注料的促硬,以及由于原材料质量变动,比如由于二氧化硅微粉质量波动而导致高强度耐磨浇注料的缓凝。随着硬化剂的问世,硬化剂也有了新的用途,比如用于延长高强度耐磨浇注料的老化期,抑制高强度耐磨浇注料返碱,改善喷涂料作业性能等。
以前,比较广泛使用的硬化剂主要是一些碱性物质和一些特种盐类,比如消石灰和锂盐。但是,消石灰的使用往往会损害高强度耐磨浇注料的流动性,降低干燥强度;锂盐由于加入量很低,很敏感,在生产中不容易操作,容易引起高强度耐磨浇注料局部不均匀硬化的问题。新一代复合硬化剂较好地解决了普通硬化剂的缺陷,在保证流动性的前提下,很好地满足了高强度耐磨浇注料的强度发展要求。