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环境温湿度对耐火浇注料施工性能的影响

发布日期: 2018-09-30 11:51:57    阅读量(738)    作者:

耐火浇注料是不定型耐火材料家族中的主要和重要成员。耐火浇注料作为高温冶炼设备的内衬,其使用效果不仅与自身性能和品质有关,而且与其施工质量密切相关。

影响施工质量的因素中,温度是其中重要的一环。环境温度低,会导致:

(1)浇注料流动性不理想,而浇注料流动性的好坏,直接影响到实际施工性,关系到浇注料的密实性、均匀性和施工实效;

⑵水泥的水化反应,妨碍浇注料强度的增长。而环境温度高,会导致浇注料流动值衰减快,施工体凝结硬化快,缩短可施工时间。

养护湿度同样会对施工性能造成影响。如北方地区,在温度高、环境相对湿度较低的环境下施工,施工体自然养护时,由于表面水分蒸发快,可使浇注料内出现负的毛细管压力,并产生浆体体积的塑性收缩,这种体积变化可产生拉应力,有可能形成裂纹,从而破坏表面的完整性,不能有效形成坯体强度。虽然不直接造成废品,但影响到产品的外观和使用性能。因此,自然养护期间,根据环境湿度情况,在施工体裸露表面加盖合适的覆盖物,以延缓坯体水分蒸发和促进强度的发展。

1、温度对浇注料施工性能的影响

1.1温度对浇注料流动性的影响

相对湿度恒定为70%,不同温度养护下,该浇注料流动值衰减情况见表1和图1。


表1不同温度养护下浇注料的流动值衰减


图1 不同温度下浇注料流动值的衰减

可以看出,各个温度下,流动值的衰减速度有所差异。

低温5℃和高温40℃环境下,流动值衰减速度比较快,并在60min后无流动值,反映了低温和高温对浇注料的工作性带来的不利影响。5℃条件下保温30min后,混合料表现为骨料和砂浆结合脆弱,振动时两者趋于分离,可能是低温下,浇注料基质浆体黏度大,同时微粉的分散性不好;40℃条件下保温60min后,混合料部分结块,有轻度硬化的现象,应该与高温下水泥水化速度快和水分损失较多有关。

1.2温度对浇注料流变性能的影响

新拌浇注料的骨料很少受环境的影响,而浆体是其组成的基体,可以说,浆体控制着浇注料的主要物理性质,而温度变化对浇注料浆体的流变性能影响较大。

试验选取5、10、20、30和40℃五个温度点,配置固含量为45%的基质浓分散体系,在0-200S-1循环剪切,记录下行线表观黏度的变化,如表2和图2所示。

表2 基质浆体平均表现黏度随温度的变化


图2 不同温度下浆体的平均表观黏度的变

可以看出,养护温度不同,新拌浆体的表观黏度也有较大差异。随着养护温度的升高,浆体的表观黏度呈逐渐减小的趋势。从新拌浇注料工作性的角度考虑,表观黏度越小,流动性也越好,工作性得到改善。表观黏度反映了浇注料在流动中某点的流动速率,因此可用平均表观黏度来反映浇注料在流动中的平均速率。振动流动值确实和平均表观黏度有较好的对应关系。总体而言,流变性能越好(表现在较低的平均表观黏度),流动性也越好(表现在较高的振动流动值)。因此,温度越高(在实验温度下),浇注料流变性能越好,但要考虑不同温度下时间因素对流变性能的影响(温度高,流动值哀减快)。

1.3温度对浇注料强度的影响

在养护箱湿度恒定为70%的条件下,在各个温度点养护后,试样强度情况见表3和图3。


表3不同温度养护后浇注料的强度变化

可以看出,总体上,养护温度越高(在实验温度下),烘前和烘后强度也越高。与常温20℃下养护相比:

⑴低温(5和10℃)下养护,试样的脱模抗折强度和耐压强度均较低。这是因为在低温下,铝酸盐水泥的成核沉淀过程延长,水化不完全,延缓了水泥结构的形成,从而影响了浇注料的早期强度,导致24h后的脱模强度非常小;烘干后虽达到一定强度,但有明显的强度损失。所以,要求现场低温施工应采取措施,如添加促硬剂、早强剂,为施工体表面覆盖保温等。

⑵高温(30和40℃)下养护,由于在恒定湿度下进行,对试样的强度没有太大影响。


图3不同温度下养护对试样抗折强度和耐

2、湿度对浇注料施工性能的影响

2.1湿度对浇注料流动性的影响

温度恒定为20℃的条件下,不同相对湿度下养护,该浇注料流动值衰减情况见表4和图4。

表4不同湿度下养护浇注料的流动值衰减


图4 不同湿度下养护浇注料的流动值衰减

可以看出:恒温20℃、不同湿度下养护,浇注料流动值的衰减速度和可工作时间有所差异。总的趋势是湿度越高,流动值衰减越缓慢,可工作时间越长。

低湿环境下,浇注料水分流失迅速,从而影响到流动性,进而缩短了可工作时间:高温环境有利于保持浇注料的水分,延长可工作时间。

2.2湿度对浇注料强度的影响

恒定温度20℃,不间湿度下养护后,试样的强度情况见表5和图5。

表5不同湿度养护后浇注料的强度变化


图5不同相对湿度下养护对试样抗折强度

可以看出,在不同的湿度环境下充分养护3d后:

⑴试样的烘前抗折强度和耐压强度相差不大,湿度对试样烘前强度没有太大影响;试验采用致密浇注料,与轻质料相比,水分并没有占很大的容积,且密实度较高,没有水分的大范转移,所以养护期间的湿度差异并没有对试样内部结构造成很大影响,在常温充分养护后,均达到了一定的早期强度。

⑵试样的烘后抗折强度和耐压强度随着湿度的提高呈增大的趋势,并在相对湿度为90%。时达到最大。相对湿度最高的90%。与最低的30%。耐压强度相差达到10MPa。在关于浇注料的若干国家标准中,养护条件很多都规定为潮湿养护,湿度不小于90%。

试样在低湿环境下干燥,混合料表面水分损失快,在表面与内部混合料之间产生湿度差,水分的迁移会产生渗透压;同时表面结构中的水泥未充分水化,表面强度低,严重时会导致表面疏松或干裂。

在高湿环境下,试样内部湿度较均匀,水泥水化最充分,水化形成的结构较完整,强度得到了充分发展,烘干后强度达到最高。

借鉴混凝土的技术经验,现场可以采取措施以保护新浇注表面,如采用潮湿覆盖物、不透水薄膜来保持浇注料表面湿润等。

3结论

通过改变该浇注料养护环境的温度和相对湿度,研究了其施工性能相应的变化,得出以下结论:

⑴低温和高温环境,均不利于浇注料的现场施工,表现为流动值衰减速度快,缩短了新拌料的可工作时间。

⑵随着温度的上升(5-40℃),浇注料基质浆体平均表观黏度总体呈下降的趋势,流变性变好。但要考虑不同温度下时间因素对流变性能的影响。

⑶总体上,养护温度越高(5-40℃),试样烘前和烘后强度也越高。低温环境养护后,浇注料水泥水化速率降低,导致脱模强度非常低,烘干后仍有一定的强度损失。

⑷低湿环境下,浇注料水分流失迅速,从而影响到流动性,进而缩短了可工作时间;高湿环境有利于保持浇注料的水分,延长可工作时间。

(5)相对湿度对试样烘前强度没有太大影响:烘后抗折强度和耐压强度随着湿度的提高呈增大的趋势。

(6)综合比较温度和相对湿度对浇注料施工性能的影响,温度的影响更加明显,特别是低温对其造成的不利影响。

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