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熱處理溫度對純鋁酸鈣水泥結合澆注料強度的影響
發布時間：
2023-03-11
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純鋁酸鈣水泥結合澆注料高溫性能良好，作為快速修補料在熱風爐某些600-900℃溫度區域維修后使用強度達不到預期，主要是受中低溫度條件下鋁酸鈣水化產物脫水和物相轉變的影響。
為了研究熱處理結溫度對純鋁酸鈣水泥結合澆注料的強度影響，特進行了以下試驗。
以高鋁礬土熟料（Al2O3≥80%）為原料，添加活性氧化鋁微粉和硅微粉，采用純鋁酸鈣水泥做結合劑制備澆注料試樣，純鋁酸鈣水泥量為5%，試樣分別經過110℃x24h、300℃x3h、500℃x3h、700℃x3h、900℃x3h、1100℃x3h、1300℃x3h熱處理。不同熱處理溫度下試樣的常溫耐壓強度見圖1.
圖1 各熱處理溫度下澆注料的常溫耐壓強度
由圖1可知，澆注料在700℃x3h熱處理后常溫耐壓強度最低，比110℃x3h熱處理后常溫耐壓強度降低33%。原因分析如下：
圖2.純鋁酸鈣水化產物
純鋁酸鈣水泥水化時產生的水化產物隨澆注料的養護、烘烤、使用溫度不同而異。在21℃以下養護時水化產物主要是CAH10，在21～35℃之間主要是C2AH8和鋁膠（AH3），在35℃以上時主要是C3AH6和鋁膠（AH3）,見圖2. 純鋁酸鈣水泥在常溫下的水化產物CAH10和C2AH8都屬于介穩產物，它們在溫度超過35℃的情況下會轉變成穩定的C3AH6。
圖3.純鋁酸鈣水泥水化產物加熱過程相變
鋁酸鈣水泥的水化產物在加熱過程中會發生變化，見圖3，試樣加熱到300℃以上時，水化產物C3AH6會脫水分解成CaO和C12A7，而鋁膠會脫水形成無定形Al2O3。加熱到600℃以上時，部分無定形Al2O3會與CaO反應生成CA。加熱到940℃以上時，余下部分Al2O3與C12A7反應生成CA或CA2。在600℃～900℃之間，由于鋁酸鈣水化產物在脫水和分解過程中水合鍵被破壞，水蒸氣排出，留下空隙，同時由低密度水化物生成高密度水化物，氣孔增大，因此經中溫處理后的純鋁酸鈣水泥結合的澆注料強度明顯下降。由于組分中配比的活性氧化鋁和硅微粉，澆注料試樣在900℃左右形成陶瓷結合，提高了試樣強度。
因此，純鋁酸鈣水泥加入量在5%時，澆注料在600℃～900℃條件下使用，強度會明顯降低，建議采用低水泥或無水泥澆注料。
