【應用技術】再生剛玉質鋼包澆注料施工性能的研究

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1 前言

冶金工業每年產生大量的用后耐火材料, 這些材料廢棄后既污染環境, 又造成資源浪費, 因此, 政府和企業開始重視用后耐火材料的回收利用。耐火材料在使用過程中,因發生化學反應、滲透、擴散、溶解,會導致磚體變質或侵蝕,而且在拆除后的堆放過程中,其表面會受到環境雜質的粘附。因此,再生利用前必須進行分類揀選、清洗、去除滲透層、破碎加工、篩分除鐵等處理。處理后的用后耐火材料再經破碎, 破碎后各級再生料中除部分基本保持原磚骨料形態, 其余顆粒特征均為骨料與基質并存, 呈現出相組成復雜、結構中微孔和裂隙明顯增加的現象。這是由于用后廢磚在破碎過程中原磚骨料顆粒與周圍基質的結合沒有被完全破壞而形成的, 這種完全不同于原磚骨料顆粒(一次顆粒),而與廢磚相組成和結構有關,骨料與基質共存的二次顆粒, 就是所謂的“假顆粒” 。

假顆粒不僅相組成復雜(同時含有骨料和基質,有的顆粒中還夾雜著蝕變相),孔隙有所增加,而且其顆粒外形的不規則程度也在增大。假顆粒與一次顆粒在組成、結構及外形上均存在較大差異, 且測試表明各級再生料中含有近 40 %的假顆粒, 因此, 相當數量假顆粒的存在極有可能影響再生制品的性能,例如體積密度,氣孔率,強度,流變性能等。本文以透氣磚座磚回收料(剛玉質再生料)為主要原料之一, 研究了傳統復合減水劑P3+P6,國外某高效減水劑A,本公司減水劑T390S以及巴斯夫減水劑FS10對再生制品性能的影響,旨在讓廣大客戶根據實際情況選擇更合適減水劑。

 

2 試驗

2.1 原料

以板狀剛玉(10-5,5-3,3-1,1-0mm),透氣磚座磚回收料(5-3,3-1mm)為骨料,電熔鎂砂,活性氧化鋁微粉,硅微粉為細粉,純鋁酸鈣水泥CA-71為結合劑,各原料的化學組成見表1。

表1 原料的化學組成

2.2 實驗方法

將原料按照表2稱量、混合、加水攪拌澆注振動成40mm×40mm×160mm的條樣。經室溫自然養護24小時后,脫模在110℃干燥24小時,然后經1550℃保溫3小時熱處理。分別根據YB/T 5202.1-2003、GB/T 1346-2001、GB T 3001-2007、GB/T 5072-2008、GB/T5988-2007,檢測試樣流動值、終凝時間、常溫抗折強度、常溫耐壓強度、加入永久線變化率。

表2 試驗方案

3 結果與討論

3.1 出漿時間

圖1為添加各種減水劑的澆注料的出漿時間。從圖中可以看出,添加減水劑T390S的澆注料出漿時間最短,其次為添加減水劑A和減水劑FS10的澆注料,添加復合減水劑P3+P6的澆注料出漿最慢,原因為減水劑T390S為高效聚羧酸減水劑,活性強,能促進水泥水化出漿。

 

圖1 出漿時間

 

3.2   流動值

圖2為添加各種減水劑的澆注料的流動值。從圖中可以看出,添加減水劑T390S的澆注料流動值大于添加減水劑A和FS10的澆注料,添加減水劑T390S的澆注料流動值遠大于添加復合減水劑P3+P6的澆注料。原因在于有機成分聚羧酸分子具有良好的水溶性,溶于水后主鏈吸附于水泥表面,支鏈包圍在水泥周圍,起到空間位阻和靜電排斥雙重作用,具有良好的分散效果和減水效果。

 

 

圖2 流動值

 

3.3 終凝時間

圖3為添加各種減水劑的試樣的終凝時間。從圖中可以看出,添加減水劑T390S的試樣終凝時間為70min,擁有較為理想的施工時間,添加減水劑A、P3+P6和FS10的試樣凝固較快,在20~40min之間。減水劑T390S為復合減水劑,由聚羧酸組分和無機電解質組成。聚羧酸中的羧基易與水分子之間氫鍵締合,使水泥顆粒表面形成一層穩定的溶劑化水膜,阻止水泥顆粒間的直接接觸,阻礙水化的進程;而無機電解質會影響Ca(OH)2,C-S-H析出成核及C-A-S-H的形成過程,延遲水泥的凝結硬化。因此減水劑T390S能延遲試樣的硬化,終凝時間最長。

 

圖3 終凝時間

 

3.4 24h脫??拐勰蛪簭姸?/strong>

圖4為添加各種減水劑的試樣的24h脫??拐勰蛪簭姸?。從圖中可以看出,添加減水劑T390S的試樣24h脫??拐勰蛪簭姸茸罡?,其次為添加減水劑A和FS10的試樣,添加減水劑P3+P6的試樣24h脫??拐勰蛪簭姸茸畹?。原因一方面為減水劑T390S具有良好的分散效果,使澆注料顆粒分布更均勻,結構更致密,因此添加減水劑T390S的試樣24h脫??拐勰蛪簭姸容^高。

 

圖4 24h脫??拐勰蛪簭姸?/strong>

 

3.5 110℃×24h干燥抗折耐壓強度

圖5為添加各種減水劑的試樣的110℃×24h干燥抗折耐壓強度。從圖中可以看出,添加減水劑T390S的試樣110℃×24h干燥抗折耐壓強度最高,其次為添加減水劑A和FS10的試樣,添加減水劑P3+P6的試樣110℃×24h干燥抗折耐壓強度最低。原因為添加減水劑T390S結構更致密,因此試樣110℃×24h的干燥抗折耐壓強度較高。

 

 

圖5 110℃×24h干燥抗折耐壓強度

 

3.6 1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度

圖6為添加各種減水劑的試樣的1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度,從圖中可以看出,添加減水劑T390S的試樣1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度最高,其次為添加減水劑A和FS10的試樣,添加減水劑P3+P6的試樣1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度最低。原因為添加減水劑T390S的試樣結構更致密。

圖6 1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度

 

3.7 1550℃×3h熱處理線變化率

圖7為添加各種減水劑的試樣的1550℃×3h熱處理后的線變化率。從圖中可以看出,添加減水劑P3+P6的試樣線變化率較高為0.35%,添加減水劑A和FS10的試樣線變化率在0.25%~0.3%之間,而添加減水劑T390S的試樣的線變化率為0.2%,為微膨脹,即添加減水劑T390S的試樣更具優勢。

 

圖7 1550℃×3h熱處理線變化率

 

 

4 結論

高效聚羧酸減水劑T390S具有良好的水溶性,溶于水后主鏈吸附于水泥表面,支鏈包圍在水泥周圍,起到空間位阻和靜電排斥雙重作用,具有良好的分散效果和減水效果,且為緩凝型減水劑,能夠促進出漿,提高再生制品流動性、延緩終凝、24h脫??拐勰蛪簭姸?,110℃×24h干燥抗折耐壓強度,1550℃×3h熱處理抗折耐壓強度,且1550℃×3h熱處理后呈微膨脹狀態,適宜在再生剛玉質鋼包澆注料中使用。

2022年5月27日 15:22
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