新型耐火泥漿物理性能設計的5個方面
新型耐火泥漿物理性能設計主要集中在以下5個方面:
1 粘結時間與粘結強度
耐火泥漿的施工性能是較難解決的問題。過去,一般只要耐火泥漿的化學組成檢測合格就判定其合格,但施工單位更關心泥漿的施工性能。這不僅是從耐火泥漿的易用性考慮,而且泥漿的施工性能對砌體質(zhì)量具有很大的影響。
目前,從對耐火泥漿物理性能的規(guī)定來看,有兩項指標值得重視:一是粘結時間;二是110℃干燥后冷態(tài)抗折粘結強度。粘結時間衡量的是砌筑過程中磚體的可調(diào)整時間,也間接地反映了磚縫中泥漿的飽滿程度。粘結時間過短,磚塊的可調(diào)整時間受到限制,砌筑質(zhì)量難以保證;粘結時間過長,砌體固定時間將延長,這將影響施工進度和效率,而且增加了泥漿從磚縫中流淌的可能性。110℃干燥后冷態(tài)抗折粘結強度直接影響砌體的常溫整體強度,對砌體在施工過程至烘爐前這段時間的保護很重要。泥漿干燥后強度低,承受施工中的震動和荷載后容易松散,脫落,進而產(chǎn)生磚縫裂紋或磚塊錯位。在20世紀90年代的《匯編》中,對這兩項指標作了具體的規(guī)定,粘結時間一般為1~3min,110℃干燥后冷態(tài)抗折粘結強度為 0.5~2.0MPa。達到以上指標的耐火泥漿施工性能良好,砌體質(zhì)量穩(wěn)定。值得一提的是,在實際應用中,有實際意義的主要是熱態(tài)粘結強度。但20世紀90年代的《匯編》中有燒后冷態(tài)抗折粘結強度指標。該指標高只能說明耐火泥漿在燒成溫度下產(chǎn)生的熔融物較多,但其熱態(tài)抗折粘結強度反而低。設計耐火泥漿時,應考慮這點。
2 粒度組成
根據(jù)我國標型磚尺寸設計及慣例,磚塊接縫一般為1~2mm。結合其他方面的要求,對耐火泥漿中耐火粉料的粒度的規(guī)定一般有兩項:一是臨界粒度,二是≤0.074mm的細粉所占的比例。臨界粒度太大,既不能保證砌縫寬度,也不易調(diào)整磚塊的平整度。目前,臨界粒度一般小于磚縫的1/4,即0.25~0.50mm。耐火泥漿的整體粒度有變細的傾向,這一方面有利于施工性能的改善,另一方面可防止顆粒偏析。
在20世紀90年代的《匯編》中,一般規(guī)定≤0.074mm的細粉的質(zhì)量分數(shù)≥50%。設計耐火泥漿的粒度組成時,若能考慮耐火粉料中顆粒間的緊密堆積就更佳。
3 荷重軟化溫度、蠕變和耐火度
在大型高溫窯爐中,某些部位的砌體承受相當大的荷載。在這種情況下,耐火泥漿的荷重軟化溫度和蠕變就成為結構設計的重要依據(jù)。隨著技術的發(fā)展,泥漿中摻有多種添加劑,其中有些會影響到泥漿的荷重軟化溫度和蠕變范圍,設計耐火泥漿時應將這一因素考慮進去。另外,粒度級配也會影響其荷重軟化溫度和蠕變。
耐火泥漿的耐火度是直觀評價其耐火性能的指標,可用于評價同類材質(zhì)的耐火泥漿的耐火等級。與前二者一樣,該指標通常與耐火粉料的化學組成及添加劑的種類和加入量有關。
4 熱膨脹和收縮
泥漿在升溫過程中的膨脹或收縮對砌體的嚴密性和整體性影響很大。在設計泥漿的膨脹性能時,應注意其膨脹曲線應與磚體的相適應。否則,因膨脹不一致,磚與泥漿分開,甚至造成砌體發(fā)生結構性破壞。為了消除和減緩砌體整體膨脹時產(chǎn)生的應力,需合理考慮砌體膨脹縫的留設。為了使泥漿在使用過程中不發(fā)生過度收縮,就需要添加適量的膨脹劑。
5 其他性能
熱導率是隔熱(或導熱)耐火泥漿的一項指標。通常采用多孔輕質(zhì)耐火熟料(或熱導率大的耐火熟料)代替一般耐火熟料,以降低(或提高)其熱導率。也有用與之相應的普通耐火泥漿代替隔熱(或導熱)耐火泥漿的傾向。作為砌體膨脹縫填充材料的緩沖泥漿,其顯著特點是在高溫荷重下具有可壓縮性,以緩沖砌體的膨脹應力。壓縮率是緩沖泥漿的重要指標。由于這種泥漿在壓縮前后均具有一定的高溫性能,所以在大型高爐、熱風爐和焦爐上均有應用,甚至用于高爐的工作面上。
根據(jù)耐火泥漿用途和使用部位的不同,其關鍵性能也不一樣。有些性能指標在現(xiàn)行標準中還沒考慮進去,如抗渣性、透氣性、抗堿性、抗 CO性、抗沖刷性、抗氧化性等。因此,在設計、生產(chǎn)耐火泥漿時,也應根據(jù)不同情況加以研究。