現(xiàn)在大多數(shù)用的澆注料是低水泥澆注料。低水泥澆注料具有許多優(yōu)良特性，但因其是致密的材料，所以干燥需要的時(shí)間很長(zhǎng)以及需要進(jìn)行縝密的管理。干燥時(shí)間在出鐵溝修補(bǔ)中所占的比例較大，特別是小型高爐等，很難保證長(zhǎng)時(shí)間修補(bǔ)，所以特別需要縮短施工時(shí)間，同時(shí)需要縮短干燥時(shí)間。一般認(rèn)為要縮短施工時(shí)間，作為提高干燥性的方法，例如，考慮采用硅溶膠作為結(jié)合劑。但是，使用硅溶膠來(lái)提高干燥性，其效果和程度并不明確，也幾乎沒(méi)有關(guān)于耐用性方面的報(bào)道。
為此對(duì)使用硅溶膠作為結(jié)合劑的高爐出鐵溝澆注料，在干燥性提高的效果以及耐用性方面進(jìn)行各種研究，下面介紹其結(jié)果。
試驗(yàn)方法
試驗(yàn)用試樣配比示于表1。高爐出鐵溝通用的氧化鋁-尖晶石-碳化硅-碳質(zhì)澆注料為基本配比。為了明確不同結(jié)合劑所產(chǎn)生的影響，除結(jié)合劑以外其它配料是通用的。作為評(píng)價(jià)干燥劑的試驗(yàn)，測(cè)定了抗爆裂性、透氣性、養(yǎng)生強(qiáng)度、氣孔徑分布和快速加熱時(shí)的內(nèi)部溫度變化。此外，作為一般性能試驗(yàn)，進(jìn)行了燒成試驗(yàn)和抗侵蝕試驗(yàn)。
采用快速加熱試驗(yàn)評(píng)價(jià)了抗爆裂性。將養(yǎng)生后尺寸為Φ80mm×80mm的試樣，放入保持規(guī)定溫度的電爐中，調(diào)查有無(wú)爆裂，將沒(méi)有爆裂的最高溫度作為爆裂極限溫度。此時(shí)，在試樣中心埋有熱電偶，測(cè)定快速加熱時(shí)的內(nèi)部溫度變化。
采用高壓透氣率測(cè)定法測(cè)定了透氣性。利用7atm氮?dú)鈮毫Γ孟鹉z密封墊將試樣側(cè)面進(jìn)行密封，從下方流入2atm的氮?dú)鈮毫Γ瑴y(cè)定從上部出來(lái)的氣體量。
表1 試驗(yàn)用試樣的結(jié)合劑和化學(xué)組分
養(yǎng)生強(qiáng)度是測(cè)定在40℃下養(yǎng)生24h試樣的抗折強(qiáng)度。
燒成試樣的方法是，對(duì)于105℃、24h干燥后的試驗(yàn)進(jìn)一步于1000℃燒成3h和于1500℃燒成3h，然后測(cè)定抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度和顯氣孔率。燒成是采用電爐，匣缽中填充焦粉。
結(jié)果與分析
干燥性
根據(jù)所做的抗爆裂試驗(yàn)結(jié)果(表2 )，硅溶膠系的爆裂極限溫度比低水泥系高200℃以上，可以認(rèn)為在實(shí)際施工的干燥中，該材料是能夠經(jīng)受住更快速升溫的。決定抗爆裂性的主要因素就是材料本身的強(qiáng)度和內(nèi)部發(fā)生的水蒸氣壓，就不會(huì)裂。這次研究硅溶膠系的養(yǎng)生強(qiáng)度低于水泥系，若考慮到這一點(diǎn)，對(duì)抗爆裂性是不利的。但是，因?yàn)楣枞苣z系具有很高的透氣性，所以與低水泥系相比，硅溶膠系內(nèi)部發(fā)生的水蒸汽壓顯著變低，因此提高了抗爆裂性。
表2 抗爆裂試驗(yàn)的結(jié)果
這次研究的試樣的氣孔徑分布。發(fā)現(xiàn)在硅溶膠系中存在較大的約15um分布。一般認(rèn)為這種大氣孔的存在時(shí)導(dǎo)致硅溶膠系透氣性高的直接原因。
其次研究了縮短干燥時(shí)間的效果。如上所述，硅溶膠系抗爆裂性好，可以比低水泥系更加快速升溫干燥。在這次的試驗(yàn)條件下，低水泥系可以用700℃加速加熱，此時(shí)的干燥所需時(shí)間大約是8min，而硅溶膠系即使用900℃快速加熱也沒(méi)有發(fā)生爆裂，這時(shí)的干燥所需時(shí)間約為5min，用低水泥系約2/3的時(shí)間就完成了干燥。此外，硅溶膠系發(fā)生的內(nèi)部蒸氣壓比低水泥系低很多，因此，認(rèn)為只要具備適當(dāng)?shù)母稍飾l件，與普通的低水泥系澆注料相比，可以用2/3或更少的時(shí)間干燥。
3.2耐用性
燒成試樣的結(jié)果。硅溶膠系比低水泥澆注料系顯示出更好的抗侵蝕性。低水泥系的抗侵蝕指數(shù)為100時(shí)，硅溶膠系的SS1為93，SS2為91。認(rèn)為抗侵蝕性比低水泥系提高的主要原因是硅溶膠系中不含水泥。硅溶膠系統(tǒng)燒成后的品質(zhì)特性沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特別的問(wèn)題，這是由于它與低水泥系有著近乎相同的性質(zhì)。
4結(jié)語(yǔ)
開(kāi)發(fā)了用硅溶膠做結(jié)合劑的可快速干燥的高爐出鐵溝澆注料，明確了提高干燥的效果，進(jìn)行了耐用性方面的研究，得出了以下結(jié)論：
(1)低水泥系結(jié)合劑相比，硅溶膠系具有良好的干燥性。硅溶膠系因存在許多較大的氣孔， 顯著提高了透氣性是干燥性良好的主要原因。
(2)硅溶膠系的爆裂危險(xiǎn)性要比低水泥系低得多，所以能夠快速干燥，干燥時(shí)間有可能縮短到低水泥系的2/3左右。
(3)抗侵蝕性與低水泥系同等或超過(guò)低水泥系，在工業(yè)爐應(yīng)用中，耐用性方面沒(méi)有出現(xiàn)大的問(wèn)題。
