普通粘土耐火澆注料的常溫耐壓強度,一般為3~6MPa,1400℃高溫耐壓和抗折強度分別為2.6~3.4MPa 和0.8~1.3MPa。由于強度低,給施工和使用帶來諸多不便,也限制了應用范圍,因此,國內進行了一系列的工作,開發了高強度黏土耐火澆注料,使現有的資源得到更高的利用。
高強度黏土耐火澆注料的配置,基本的技術措施是,提高耐火骨料和粉料的品級,摻加超微粉和復合外加劑,從而降低混煉時的水用量、增強組織結構的致密性、降低氣孔率、提高強度和高溫性能。
在耐火骨料放面,可以全部或部分采用白剛玉、棕剛玉、莫來石和硅線石等材料,同時也要提高高鋁礬土熟料的品級,這樣可提高黏土耐火澆注料的高溫性能。一般來說,剛玉、莫來石和硅線石等材料,全部采用時成本較高摻加20%~30%時即有明顯的效果。
耐火粉料是基質的重要組成部分。提高耐火粉料的品級,能顯著提高黏土耐火澆注料的強度和高溫性能,如(表一)所示。在粘土耐火澆注料組成不變的情況下,用5%~20%的高品級粉料(細度不大于30μm),代替部分高鋁礬土熟料粉,即能取得效果。從表中看出,用棕剛玉粉的效果最好,高溫耐壓強度顯著提高,變形4%的荷重軟化溫度也提高,1400℃燒后線變化呈膨脹狀態,數值+0.74%:高純氧化鋁粉的性能也較好,特別是1400℃高溫耐壓強度達到7.8MPa,但燒后線膨脹太大,因此,使用時其用量應控制在6%左右。
(表)高品級粉料對澆注料性能的影響
粘土結合劑是黏土耐火澆注料的重要組成部分,也是重要的基質材料,一般選擇廣西泥做結合劑,效果比較好。廣西泥用量與高溫耐壓強度的關系。隨著廣西泥用量的增加,1400℃高溫耐壓強度有個最佳值,即廣西泥為7%~9%時,高溫耐壓強度較高。配置高強度黏土耐火澆注料時,廣西泥用量一般為6%~9%。
耐火粉料和粘土結合劑的細度,一般來說越細越好。隨著其細度的提高,黏土耐火澆注料的組織結構更致密化,氣孔率降低,強度提高,當然成本也隨之增加。在配置高強度黏土耐火澆注料時必須摻加超微粉。試驗研究和生產實踐證明,SiO2超微粉摻加1%~5%和α—AL2O3超微粉摻加4%~7%,能提高強度一倍左右。再分散機和促凝劑的品種和用量不變時,為了配制高強度黏土耐火澆注料,應再添加高效減水劑,這樣可減少水用量,也能提高其強度。減水劑品種有三聚氰酸鈉、酒石酸和檸檬酸及鈉鹽等,用量一般為0.1%~0.5%。
如高強度粘土耐火澆注料的使用溫度不高時,可適當增加鋁酸鹽水泥的用量,其前提是高溫性能降低較少,而常溫強度有較大的提高。另外,摻加耐熱鋼纖維和陶瓷纖維等材料,也能起到增強的作用。