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編輯:admin   分類:行業動態   發布:2020-04-25 14:08   瀏覽:
摘要: 低水泥澆注料用骨料細粉、微粉、結合劑及減水劑的選擇 ...
從低水泥澆注料的品種來看,低水泥澆注料有Al2O3系和Al2O3-MgO系。采用優質原料,按科學合理的配合比進行配料,以滿足低水泥澆注料的優良性能及使用要求。用做低水泥澆注料的原料可以分為以下四類。 
(1)低水泥澆注料的骨料及細粉 
低水泥澆注料以回轉窯煅燒的優質高鋁礬土以及電爐高溫冶煉的剛玉為骨料和細粉,采用合理的級配組成,確保低水泥澆注料形成緊密堆積,提高密實度。 
(2)低水泥澆注料的微粉 
超微粉技術是低水泥澆注料的關鍵技術,其主要作用是優化基質以提高澆注料的性能。 
超微粉和微粉的主要品種有活性SiO2微粉、α-Al2O3微粉、白剛玉粉、棕剛玉粉、莫來石粉、鎂鋁尖晶石粉等。由于微粉及超微粉的比表面積、表面原子數及表面能等急劇增大,化學反應速率顯著提高,使制品的燒成溫度降低,燒結時間縮短,由于配料的堆積性、吸附性、流變性、熔融性都發生了變化,因此制品的強度、韌性、密度、電性、磁性等均發生變化。低水泥澆注料中所用的微粉主要是α-Al2O3微粉、活性SiO2微粉,以及作為水硬性粘結劑使用的鋁酸鈣水泥(CAC)等,三者構成低水泥澆注料的基質部分,其組成比例的調整影響澆注料的流變性能和使用性能。 
SiO2超微粉是一種非晶態SiO2,平均直徑約為0.15μm,表面活性好。SiO2超微粉在澆注料中具有多重作用:一是可減少水泥用量約1%;二是減少用水量,從而獲得低用水量、高密度澆注料,并在基質設計合理情況下改善其施工流變性及高溫使用性能;同時還能起到低溫結合作用。但在水系統中SiO2超微粉通常具有負表面電荷,另一方面,α-Al2O3微粉卻顯示出帶正電荷,導致結合系統顆粒間相互吸引,產生絮凝現象,從而增加用水量,這就要求必須采用合適的減水劑改變顆粒荷電狀況,使顆粒相互排斥,降低用水量。 
α-Al2O3微粉平均粒徑約為1~5μm,一般認為在常溫條件或110℃烘干過程中不發生水化作用,表現出惰性性質,在高技術澆注料中主要用于改善澆注料燒結性能。 
(3)低水泥澆注料的結合劑 
低水泥澆注料采用的結合劑種類很多,從早期的水玻璃,軟質粘土到目前的樹脂,微粉溶膠等,其結合系統發生了很大的變化,但鋁酸鹽水泥仍然是使用最安全,質量最穩定,同時也是使用最廣泛的結合劑。按照GB202000《鋁酸鹽水泥》規定,鋁酸鈣水泥有CA-50、CA-60、CA-70、CA-80四個品種,其主要礦物組成為鋁酸一鈣(CA)、二鋁酸一鈣(CA2)、七鋁酸十二鈣(C12A7)。 
鋁酸鈣水泥一般均含有CA、CA2、C12A7,礦物組成不同,水化溫度不同,其水化產物也不同。研究證實:鋁酸鈣水泥水化生成CAH10和C2AH8,二者是一種介穩態水化物,它會轉變為穩定水化物C3AH6。由于這個特性,使鋁酸鹽水泥制作的澆注料,隨著時間的推移和溫度的變化將發生強度下降。但在活性SiO2微粉的作用下,鋁酸鈣水泥的水化過程可以避免生成C2AH8,而直接生成鈣黃長石C2ASH8,提高澆注料的常溫強度。 
(4)低水泥澆注料的減水劑 
減水劑是一類加入到干物料中并加水拌合后,能保持低水泥澆注料流動值基本不變時,可顯著降低拌合用水量的化合物,因此又稱為減水劑。 
減水劑分為無機減水劑和有機減水劑兩大類。無機減水劑主要是電解質類化合物,它溶于水中能解離出陽離子和陰離子團,具有導電性能。用作耐火澆注料的無機減水劑主要有焦磷酸鈉、聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉、超聚磷酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉等。耐火澆注料中應用最廣泛的是六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉。 
三聚磷酸鈉,分子量為367.86,性質為白色粉末,無機表面活性物質,對固體微粒有極強的分散力。
有機減水劑的分散作用機制有兩種:其一,離子型減水劑是靜電斥力和粒子表面吸附層產生的空間位阻共同起作用,若吸附層薄,靜電斥力起主導作用,若吸附層厚,溶劑化層厚,則以空間位阻為主導作用;其二,非離子型減水劑,是以空間位阻起主導作用。有機減水劑品種多,發展迅速,目前主要類型有: 
①第一代普通減水劑,以亞硫酸鹽法生產紙漿的副產品為原料所提煉的木質素磺酸鹽系普通減水劑,稱為第一代減水劑,主要是木質素磺酸鹽及其衍生物,常用的有木質素磺酸鈣和木質素磺酸鈉。 
②第二代高效減水劑,主要是聚磺酸鹽類化合物,有萘磺酸鈉甲醛縮合物、多環芳烴磺酸鹽縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物。1962年日本服部健一博士研制成功萘系高效減水劑萘磺酸鹽甲醛縮合物,我國清華大學于20世紀80年代合成了萘磺酸鹽甲醛縮合物NF,從此形成了第二代萘磺酸鹽系高效減水劑,其使用功效明顯優于木質素磺酸鹽系普通減水劑。此類高效減水劑的應用,給混凝土行業帶來變革性變化,它們可用于調配流態化可泵灌混凝土,并可提高混凝土的性能。在我國耐火材料行業,于20世紀80年代開始在耐火澆注料中使用,并取得顯著效果。 
萘磺酸鹽系減水劑,化學名稱為聚次甲基萘磺酸鈉(鹽),化學成份為β-萘磺酸鹽甲醛縮合物,分子式C11n-1H(SO3Na)n(n=9~11),相對分子量2100~2700。 
由分子結構可知:氨基磺酸鹽系高效減水劑屬于芳香烴環狀結構,線性結構主鏈上有大量磺酸基(-3SO)、氨基(-NH2)、羥基(-OH)等親水性官能團,其中主導官能團是磺酸基(-SO3-)。 
③第三代高效減水劑: 
現在,減水劑正向著高效能、低摻量及復合化的方向發展,聚羧酸高效減水劑即為第三代高效減水劑的杰出代表,其根據混凝土的實際性能需要進行減水劑分子結構設計,分子呈梳形結構,主鏈上帶有多個極性較強的活性基團,側鏈上帶有數量占多數的親水性活性基團以及分子鏈較短、數量少的疏水基,使其在混凝土應用中表現出高減水率、高保坍性和體積穩定性的性質。 
聚羧酸系高效減水劑首先在20世紀80年代末由日本觸媒公司研制成功,90年代正式投入工業化生產,1995年以后,聚羧酸系減水劑大量應用于高層建筑,在日本的使用量超過了萘系減水劑。 
與其他高效減水劑相比,聚羧酸系減水劑的分子結構主要有以下特點: 
分子結構呈梳形:聚羧酸系高效減水劑主鏈上帶有較多的活性基團,并且極性較強。這些基團有磺酸基團(-SO3-)、羧酸基團(-COO-)、羥基基團(-OH)、聚氧烷基烯基團(-(CH2CH2O)m-R)等,形成梳形結構。各基團對水泥漿體的作用不相同,如磺酸基的分散性好;羧酸基除有較好的分散性外,還有緩凝效果;羥基不僅具有緩凝作用,還能起到浸透潤濕的作用;聚氧烷基類基團具有保持流動性的作用。 
側鏈帶有親水性的活性基團,并且鏈較長,通過梳形柔性吸附形態,形成網狀結構,具有較高的立體位阻效應,再加上羧基產生的靜電排斥作用,可表現出較大的立體斥力效應。 
分子結構自由度相當大,合成時可控制的參數多、高性能化的潛力大。通過控制主鏈的聚合度、側鏈(長度、類型)、官能團(種類、數量及位置)、分子量大小及分布等參數可對其進行分子結構設計,研制出性能優異的高效減水劑。 
聚羧酸高效減水劑合成單體包括(甲基)丙烯酸、馬來酸(酐)、聚乙二醇、(甲基)丙烯磺酸(鹽或酯)及丙烯酰胺等,其合成方法主要有:大分子單體法、大分子反應法、原位聚合與接枝。各種乙烯類單體經共聚合反應獲得主鏈,在主鏈上含有陰離子(如羧基、磺酸基)及其他極性基團(如羥基、醚、酰胺、胺)等的水溶性高分子,表現出很多良好的使用性能。 
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