流變性是不定形耐火材料的重要因素之一。目前，不定形耐火材料的技術(shù)發(fā)展方向之一是其作業(yè)性能由難觸變向易觸變再向無觸變(易流動(dòng))方向發(fā)展，從流變學(xué)觀點(diǎn)來看，即從塑性-彈性向塑性-塑性-彈性再向粘性-塑性發(fā)展。本工作主要研究了添加劑及水泥品種對新拌高鋁澆注料漿體流變性的影響。
實(shí)驗(yàn)
由于本實(shí)驗(yàn)主要是針對高鋁澆注料漿體部分進(jìn)行的，因此，細(xì)粉的質(zhì)量、細(xì)度至關(guān)重要。為保證試驗(yàn)結(jié)果的可比性，全部采用特級礬土細(xì)粉，其粒度<0.088mm，比表面積為4396cm2·g-1。
結(jié)合劑選用純鋁酸鈣水泥，其比表面積(cm2·g-1)分別為4010和4962;添加劑選用三聚磷酸鈉(STP)和六偏磷酸鈉(SHP)。表1為礬土和純鋁酸鈣水泥的化學(xué)分析結(jié)果。
表1 原料的化學(xué)組成(w)
按水、料質(zhì)量比為0.3，加水?dāng)嚢?~3min，配制成漿體。采用NXS-11A型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定漿體的剪切應(yīng)力。為了定量地比較各漿體的觸變性大小，根據(jù)公式：T=(T1-T2)計(jì)算觸變性的大小，式中T1、T2分別代表相同轉(zhuǎn)速時(shí)在轉(zhuǎn)速上升階段和下降階段所測得的剪切應(yīng)力。
結(jié)果與討論
加劑對漿體流變性的影響
添加劑品種的影響
STP與SHP同為陰離子型添加劑，在水中可電離出陰離子基因。而水泥粒子及高鋁粒子與水接觸后，表面開始水化，會(huì)溶出Ca2+、Al3+，即：CaO·Al2O3+4H2O→Ca2++2Al3++8OH-
CaO·2Al2O3+7H2O→Ca2++4Al 3++14OH-
Al2O3+3H2O→2Al(OH)2++2OH-
因此，添加劑電離出的大分子陰離子基因與高價(jià)的Ca2+、Al3+具有強(qiáng)烈的親合作用，并在顆粒表面形成一層溶劑化的單分子膜，使顆粒間的凝集作用減弱，摩擦阻力減小，從而使顆粒分散，顆粒的定向性減弱，顆粒之間的接觸點(diǎn)變少，形成的觸變結(jié)構(gòu)也少。
由于STP為六點(diǎn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而STP為鏈狀結(jié)構(gòu)，因此，可以推測，SHP遇水時(shí)發(fā)生電離應(yīng)比STP容易，電離出的陰離子基因也較多，從而對顆粒的吸附作用增強(qiáng)，分散性較強(qiáng)，顆粒之間的接觸點(diǎn)減少，表現(xiàn)在流變曲線上，即為以SHP為添加劑的漿體，具有較小的觸變性。同樣，由于STP在水中電離出的陰離子基因較多，其吸附-分散作用、潤濕作用及潤滑作用均較強(qiáng)，從而能使水泥顆粒充分分散，內(nèi)粘滯阻力小，其表觀粘度也相應(yīng)較小。
添加劑加入量對漿體觸變性的硬性
表2和表3分別列出了以STP和SHP為添加劑時(shí)各漿體的T值。可以看出，無論采用何種添加劑，漿體的觸變性均表現(xiàn)為：隨添加劑加入量增加，漿體的觸變性先遞減，但在遞減到一定程度后，漿體出現(xiàn)反觸變性，此后，隨添加劑加入量的繼續(xù)增加，漿體的觸變性又呈緩慢增加的趨勢。
表2 不同STP加入量的漿體的T值
表3 不同SHP加入量的漿體的T值
隨著添加劑加入量的增加，其在水中的溶解與電離的趨勢為：不飽和→飽和→過飽和。因此，在添加劑加入量少時(shí)，由于在水中的溶解與電離，表現(xiàn)出靜電吸附作用及溶劑化作用，分散顆粒，增加漿體流動(dòng)性，并且在一定的添加劑濃度范圍內(nèi)，濃度約高，分散作用約強(qiáng)。表現(xiàn)在宏觀上則是漿體流動(dòng)性增大，表現(xiàn)粘度減小，流型則由賓漢姆流體趨勢向于牛頓流體，并且內(nèi)粘性與觸變性也越來越小。
當(dāng)添加劑在粒子表面的吸附達(dá)到飽和后，若加入量再增加，就會(huì)出現(xiàn)添加劑過剩現(xiàn)象。這是，不僅在顆粒表面包裹著一層熔劑化膜，而且，正負(fù)粒子之間相互吸引而引起膠體的絮凝與聚沉，漿體的內(nèi)粘滯阻力又重新增加，表現(xiàn)粘度也逐漸增加，而表現(xiàn)在流變曲線上，為觸變性又緩慢增加。
水泥品種對澆注料漿體流變性的影響
對這兩種水泥進(jìn)行的粒度分析表明，開封水泥具有較小的粒度和較大的比表面積。觸變狀態(tài)時(shí)介于泥漿稀釋流動(dòng)態(tài)和稠化凝聚態(tài)之間的一種中間狀態(tài)，觸變性大小與漿體中的膠體結(jié)構(gòu)、數(shù)量有關(guān)，粒子形狀越不規(guī)則，數(shù)量越多，約易形成觸變結(jié)構(gòu)。開封水泥的粒度較小，比表面積大，因而與水接觸后，其顆粒之間的接觸點(diǎn)較多，表面的鍵不飽和性增強(qiáng)，趨向于降低其表面能的趨勢增大，觸變結(jié)構(gòu)容易建立，相應(yīng)地，觸變性也增大。
3 結(jié)論
(1)添加劑的種類及加入量對澆注料漿體的流變性有較大影響，添加劑加入量過多或過少均不利于改善漿體的流變性。
(2)澆注料漿體的流變性與所選用水泥結(jié)合劑的比表面積有關(guān)，結(jié)合劑的比表面積大，則漿體的觸變性大，流變性降低。
