關(guān)于影響鋁礬土-耐火材料化學(xué)性能因素的研究

1、關(guān)于影響鋁礬土-耐火材料化學(xué)性能因素的研究張?jiān)牵ㄖ袊刭|(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院 430074）摘要：以鋁礬土耐火為例，比較幾種不同組成原料的添加對耐火材料的化學(xué)性能產(chǎn)生的影響，進(jìn)而對未來耐火材料的發(fā)展提出合理的建議關(guān)鍵詞：鋁礬土、板狀剛玉、藍(lán)晶石、紅柱石前言隨著耐火材料行業(yè)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，一些耐受性、熱穩(wěn)定性差，的耐火材料逐漸被取代，不定型耐火材料用量日益增加。鋁礬土-耐火材料就在這個時候衍生了出來。天然高鋁原料為鋁土礦，耐火材料行業(yè)通常稱為高鋁礬土。高鋁礬土按品級經(jīng)不同溫度煅燒生產(chǎn)的高鋁熟料是生產(chǎn)Al2O3-SiO2系耐火材料的重要原料。第一章：影響耐火材料主要化學(xué)性能指標(biāo)1.1耐

2、火度耐火度是耐火材料在高溫下抵抗熔化的性能。耐火度主要取決于耐火材料的化學(xué)成份和材料中的易熔雜質(zhì)的含量。耐火度并不代表耐火材料的實(shí)際使用溫度，因?yàn)樵诟邷剌d負(fù)作用下耐火材料的軟化變形溫度會降低，所以耐火材料的實(shí)際允許最高使用溫度比耐火度低。耐火度一般通過試驗(yàn)測定。耐火度大于1580的材料方可稱為耐火材料。 1.2高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是指耐火制品在高溫下承受壓力而不發(fā)生變形的抗力。常以負(fù)重軟化溫度來評定。所謂負(fù)重軟化溫度是指耐火制品在0.2壓力下，以一定的升溫速度加熱，測出樣品開始變形的溫度和壓縮變形達(dá)4%或40%的溫度。前者的溫度叫負(fù)重軟化開始濕度，后者叫負(fù)重軟化4%或40%的軟化點(diǎn)。 1.

3、3熱穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性是指抵抗溫度急劇變化而不破裂或剝落的能力，有時也稱之為耐急冷急熱性。它的測定是將耐火制品加熱到一定溫度（850）然后用流動的冷水冷卻，直至進(jìn)行到因制品破裂而部分剝落的重量為原重量的20%時，所經(jīng)愛冷熱交替次數(shù)即為評定熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。 1.4體積穩(wěn)定性體積穩(wěn)定性是指耐火制品在一定溫度下反復(fù)加的熱、冷卻的體積變化百分率。一般在多次高溫作用下，耐火制品內(nèi)組成相會發(fā)生再結(jié)晶和進(jìn)一歩燒結(jié)，會產(chǎn)生殘余的膨脹或收縮現(xiàn)象。一般允許的殘余膨脹或收縮不應(yīng)超過0.5-1.0%。 1.5.高溫化學(xué)穩(wěn)定性高溫化學(xué)穩(wěn)定性系指耐火制品在高溫下，抗金屬氧化物、熔鹽和爐氣侵蝕的能力。常用抗渣性來評定，這種性

4、質(zhì)主要取決于耐火制品本身相組成物的化學(xué)特點(diǎn)和物理結(jié)構(gòu)，如氣孔率、體積密度等。 1.6.體積密度、氣孔率、透氣性體積密度是指包括全部氣孔在內(nèi)的單位耐火制品的重量，其單位為g/cm3. 氣孔率（%）分顯氣孔率和真氣孔率。顯氣孔率是耐火制品上與大氣相通的孔洞體積與總體積之比。真氣孔率是指不與大氣相通的孔洞體積與總體積之比. 透氣性常以透氣系數(shù)評定，透氣系數(shù)是在9.8Pa的壓差下，1h內(nèi)通過厚1m，面雊1m2耐火制品的空氣量。 1.7熱導(dǎo)率、比熱容、熱膨脹性熱導(dǎo)率表示耐火材料的導(dǎo)熱性能，常以符號“”表示。其物理意義為當(dāng)溫度差為1K時、單位時間內(nèi)通過厚為1m，面積為1m2耐火制品的熱量，單位為W/（m.

5、K) 比熱容反映耐火材料的蓄熱能力，單位為kJ/（kg*),其值隨溫度升高而增大。 熱膨脹性常用線性膨脹百分?jǐn)?shù)“”來表示，即耐火材料制品在t下的長度L，與0時的長度L。之差值L。之比的百分?jǐn)?shù)。第二章：添加劑對材料理化性質(zhì)造成的影響2.1不同粒度板狀剛玉添加造成的影響鋁礬土基噴涂料具有氧化鋁含量高、耐火度高、較高的強(qiáng)度和耐磨性等優(yōu)良性能，主要應(yīng)用于工業(yè)窯爐的襯里。而板狀剛玉是一種純凈的、不添加如MgO、B2O3等任何添加劑而燒成收縮徹底的燒結(jié)剛玉，具有結(jié)晶粗大、發(fā)育良好的- Al2O3晶體結(jié)構(gòu)，Al2O3的含量在99%以上。板片狀晶特點(diǎn)體結(jié)構(gòu)，氣孔小且閉氣孔較多而氣孔率與電熔剛玉大體相當(dāng)，它的純

6、度高、體積穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱性高、高溫強(qiáng)度大。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)外形是片狀的，可以起網(wǎng)狀骨架作用，從而可大大提高制品的強(qiáng)度，而且由于此結(jié)構(gòu)能抵消各方向的應(yīng)力，因此能夠減小急冷急熱所產(chǎn)生的應(yīng)力破壞。然而不同粒度的板狀剛玉對材料性能產(chǎn)生的影響也不同，我打算對此進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)以鋁礬土為主要原料，鋁酸鈣水泥和硅微粉為結(jié)合系統(tǒng)，研究了不同粒度的板狀剛玉對噴涂料性能的影響。2.1.1一些物理性能的影響 表1 試樣的物理性能（1）體積密度隨著處理溫度的升高先減小后增大。同一溫度下，引入不同粒度板狀剛玉的體積密度相差不大；（2）線收縮率隨溫度升高增大，在1300時略有減小，原因是藍(lán)晶石高溫下分解為莫來石和熔融

7、狀態(tài)的游離SiO2，同時產(chǎn)生體積膨脹吸收了一部分體積收縮。并且隨著板狀剛玉粒度的減小，線收縮率大致呈增大的變化趨勢，這是由于細(xì)小顆粒的板狀剛玉更易于促進(jìn)燒結(jié)進(jìn)程，試樣燒結(jié)后必然會產(chǎn)生燒結(jié)收縮。因此經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗缶€收縮率隨著板狀剛玉粒度的減小而增大；（3）抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律。在經(jīng)過110烘干和經(jīng)過1000熱處理后，BL2試樣的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度最大。但在經(jīng)過較高熱處理溫度1300、1500熱處理后。BL3試樣的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度最大。這也是由于細(xì)粒度的板狀剛玉促進(jìn)了燒結(jié)所致，導(dǎo)致了強(qiáng)度的增加。2.1.2耐磨性能比較圖1 不同粒度板狀剛玉對試樣常溫耐磨性的影響由圖1可以

8、知道，在經(jīng)過較低溫度處理時，粒度大的板狀剛玉有利于提高耐磨性能，而在較高溫度處理時，粒度小的板狀剛玉有利于提高耐磨性能。因此單就材料耐磨性能而言，不同粒度板狀剛玉對試樣經(jīng)過不同熱處理溫度后試樣的耐磨性能產(chǎn)生的影響也是不同的。2.1.3熱膨脹系數(shù)圖2 含有不同粒度板狀剛玉試樣的熱膨脹系數(shù)與熱處理溫度的關(guān)系曲線總體看來，相同溫度下，尤其在高溫下，粒度對熱膨脹系數(shù)影響不明顯。2.1.4熱震穩(wěn)定性表2 不同粒度板狀剛玉對試樣抗熱震性的影響單就抗熱震穩(wěn)定性而言，含有粗粒度板狀剛玉試樣的抗熱震性能要優(yōu)于含有細(xì)粒度板狀剛玉試樣的抗熱震性能?？赡苁且?yàn)榘鍫顒傆竦慕Y(jié)構(gòu)外形是片狀的，它可以在噴涂料中網(wǎng)狀骨架作用，

9、此結(jié)構(gòu)能抵消各方向的應(yīng)力，減小急冷急熱所產(chǎn)生的應(yīng)力對試樣的損壞，而這種網(wǎng)狀骨架作用也是與板狀剛玉的粒度有關(guān)的，其粒度越大這種作用越明顯。2.1.5結(jié)論（1）經(jīng)過1300、1500熱處理后，試樣的線收縮率隨著板狀剛玉粒度的減小而增大。此時，有粒度小于45m板狀剛玉試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度最大；（2）經(jīng)過1300熱處理后，細(xì)粒度的板狀剛玉有利于提高試樣的耐磨性能；（3）鋁礬土基噴涂料中含有粗粒度板狀剛玉試樣的抗熱震性能優(yōu)于含有細(xì)粒度板狀剛玉試樣的抗熱震性能。2.2不同粒度藍(lán)晶石的影響4藍(lán)晶石是一種新型耐火材料，屬于高鋁礦物，抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)、熱震機(jī)械強(qiáng)度大，受熱膨脹不可逆等，是生產(chǎn)不定形材料和電爐

10、頂磚、磷酸鹽不燒磚、莫來石磚、低蠕變磚的主要原料，也是一種變質(zhì)礦物，由于藍(lán)晶石原礦高溫下體積產(chǎn)生明顯的膨脹，因此在耐火材料中常利用藍(lán)晶石原礦的膨脹來抵消基體的收縮作用，以改善耐火材料的高溫使用性能，延長其使用壽命。藍(lán)晶石的化學(xué)式為Al2O3·SiO2，其理論組成為Al2O3 6292，SiO23708，但在實(shí)際上，藍(lán)晶石精礦中Al2O3的含量均比理論值偏低。精礦中藍(lán)晶石礦物越多，高溫下產(chǎn)生的膨脹也相應(yīng)越大。其次，不同粒度的藍(lán)晶石在高溫下分解產(chǎn)生的膨脹量也不相同。實(shí)驗(yàn)研究了加入不同粒度的藍(lán)晶石后噴涂料的各種性能的變化情2.2.1線變化率與體積密度 6圖3 含不同粒度藍(lán)晶石經(jīng)不同溫度熱處

11、理后的線變化率圖4 含不同粒度藍(lán)晶石經(jīng)不同溫度熱處理后的體積密度試樣在1300熱處理時線變化率開始有變化，在1500時線變化率差別很明顯。這是由于藍(lán)晶石的理論組成為Al2O3·SiO2，自1100開始分解，在加熱至13001350溫度范圍內(nèi)，藍(lán)晶石分解為莫來石和熔融狀游離二氧化硅(方石英玻璃)，其反應(yīng)式為：3(Al2O3·SiO2)3 Al2O3·2 SiO2+ SiO2在1000和1300時不同粒度的藍(lán)晶石引起的體積密度差別不大，這說明三種不同粒度的藍(lán)晶石對鋁礬土基噴涂料低溫和中高溫的體積密度影響并不是很大。但在1500熱處理之后，隨著藍(lán)晶石粒度的增大體積密度下

12、降較快，這是由于藍(lán)晶石分解而帶來的體積膨脹，造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致體積密度下降。并且隨著藍(lán)晶石粒度的增大造成的體積膨脹也增大，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)越發(fā)的疏松，因此試樣經(jīng)過1500熱處理后，體積密度隨著藍(lán)晶石粒度的增大而減小。2.2.2耐壓與抗折強(qiáng)度圖5 含不同粒度藍(lán)晶石經(jīng)不同溫度熱處理后的常溫抗折強(qiáng)度圖6 含不同粒度藍(lán)晶石經(jīng)不同溫度熱處理后的常溫耐壓強(qiáng)度試樣在110下烘烤后，粒度大的藍(lán)晶石抗折強(qiáng)度較大，這是因?yàn)檩^粗粒度的藍(lán)晶石存在于鋁礬土基體中，使材料抵抗彎矩的能力增加。但對耐壓強(qiáng)度影響并不大。在1000、1300和1500處理之后，耐壓和抗折強(qiáng)度都表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，即粒度越小的藍(lán)晶石越有利于提高

13、耐壓和抗折強(qiáng)度。這主要是因?yàn)轭w粒越大的藍(lán)晶石導(dǎo)致試樣的膨脹量就越大，材料的緊密結(jié)構(gòu)逐漸減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度相應(yīng)降低。此外，試樣經(jīng)過1300熱處理后，由于水泥形成的液相促進(jìn)了燒結(jié)，在燒結(jié)驅(qū)動力的作用下，試樣顆粒之間的距離被拉近，因此試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度增大；但當(dāng)經(jīng)過1500熱處理后，由于藍(lán)晶石的膨脹導(dǎo)致了試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度下降。2.2.3熱膨脹系數(shù)試樣在1100之前，相同溫度的情況下，藍(lán)晶石粒度增大，熱膨脹系數(shù)降低。在11001400時，對于同一組成來說，由于藍(lán)晶石的分解并伴有一定的體積膨脹，從而抵消了燒結(jié)收縮，熱膨脹系數(shù)變化不大。同時粗粒度的藍(lán)晶石產(chǎn)生的體積膨脹也比較大，所以在1

14、1001400溫度范圍內(nèi)，LA1>LA3>LA2。但是在1400之后，LA3>LA1>LA2，這是由于藍(lán)晶石的粒度對藍(lán)晶石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎臏囟仁怯杏绊懙?。LA1和LA2兩種試樣在l400左右已經(jīng)基本完成莫來石化，但LA3試樣大約在l450左右才完成莫來石化。由此可以表明，粗粒藍(lán)晶石莫來石化的結(jié)束溫度要高于細(xì)粒藍(lán)晶石。2.2.4結(jié)論（1）鋁礬土基噴涂料經(jīng)過1300和1500熱處理后，線膨脹率隨著藍(lán)晶石粒度的增大而增大；（2）鋁礬土基噴涂料經(jīng)過1500熱處理后，體積密度隨著藍(lán)晶石粒度的增大而減??；（3）鋁礬土基噴涂料經(jīng)過1000、1300和1500熱處理后，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度

15、隨著藍(lán)晶石粒度的增大而減??；粗粒藍(lán)晶石莫來石化的結(jié)束溫度要高于細(xì)粒藍(lán)晶石。2.3不同粒度紅柱石的影響紅柱石具有較好的抗高溫蠕變性、抗熱震性，且原料本身不需要煅燒，使之成為優(yōu)良的耐火材料，在很多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于紅柱石分解并轉(zhuǎn)化為熱學(xué)性能、高溫力學(xué)性能、抗熱震性更好的莫來石，因此，紅柱石材料在對抗熱震性與高溫強(qiáng)度要求高的領(lǐng)域有很好的應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)中研究了不同粒度的紅柱石對鋁礬土噴涂料各種性能的影響。2.3.1線變化率和體積密度試樣經(jīng)過110烘干后，三種試樣的線收縮率隨著紅柱石粒度的增大而略有增大，但變化不明顯，這說明不同粒度的紅柱石對調(diào)整試樣干燥烘干后的線變化率無明顯作用。試樣經(jīng)過1000熱處理

16、后，三組試樣的線收縮率幾乎無變化。1300時，中小顆粒的線收縮相近但與大顆粒的相差較大。試樣經(jīng)過1500熱處理后，試樣的線收縮率隨著紅柱石粒度的增大逐漸增大。含有粗粒度紅柱石的試樣在經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗螽a(chǎn)生的收縮大，這是粗粒度的紅柱石分解生成莫來石的溫度要高于細(xì)粒度的紅柱石，因此添加粗粒度的紅柱石并不能有效彌補(bǔ)礬土基噴涂料經(jīng)高溫?zé)崽幚懋a(chǎn)生的收縮。在礬土基噴涂料中引入粗顆粒的紅柱石能夠提高材料的體積密度。由于粗顆粒的紅柱石相變?yōu)槟獊硎姆纸鉁囟容^高，1500時紅柱石并不能充分分解轉(zhuǎn)化為莫來石，材料產(chǎn)生較大的收縮，因此含粗顆粒的體積密度增加比較明顯。2.3.2耐壓和抗折強(qiáng)度不同粒度的紅柱石對礬土基噴涂

17、料的強(qiáng)度影響不是很大，僅在經(jīng)過高溫1500熱處理后，含有粗粒度紅柱石的試樣的強(qiáng)度增加。這也與試樣在1500熱處理后有較大的線收縮和較大的體積密度有關(guān)。2.3.3耐磨性能粗顆粒的紅柱石更利于基質(zhì)與骨料的結(jié)合，當(dāng)磨損介質(zhì)沖蝕試樣表面時，基質(zhì)與骨料被磨損的程度較為均勻，磨損量要小一些。而引入細(xì)粒度紅柱石的試樣，由于基質(zhì)與骨料結(jié)合的不牢固，基質(zhì)部分容易被沖刷掉，留下裸露的骨料，使其磨損量增大。同時，試樣經(jīng)過1500熱處理后磨損量均小于試樣經(jīng)過1300熱處理后的磨損量。這是由于一方面燒結(jié)溫度的提高，促進(jìn)了材料的燒結(jié)；另一方面紅柱石轉(zhuǎn)化為莫來石的量相應(yīng)地增加，紅柱石分解轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的SiO2與礬土反應(yīng)形成的二

18、次莫來石也相應(yīng)增加，因此提高了材料的耐磨性能。2.3.4熱膨脹系數(shù)與熱震穩(wěn)定性同一溫度條件下，基本上試樣的熱膨脹系數(shù)隨著紅柱石粒度的增大而增大，熱膨脹系數(shù)低的材料的抗熱震性能較好，因此，從理論上講，細(xì)粒度的紅柱石可以改善材料的抗熱震性能。實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)粒度的紅柱石耐壓強(qiáng)度保持率最大，而粗顆粒的耐壓強(qiáng)度最大。細(xì)粒度的紅柱石在高溫處理之后轉(zhuǎn)化分解產(chǎn)生更多的莫來石，這些莫來石無序的分布在試樣中，有一些長柱狀組織相互連接，彼此相互制約和增強(qiáng)從而可以很好的抵抗裂紋擴(kuò)展，當(dāng)個柱狀組織受力導(dǎo)致變形或開裂時，必然受周圍其它柱狀組織的限制與加強(qiáng)，此時表現(xiàn)為抗熱震性能的提高。2.3.5結(jié)論(1)添加粗粒度的紅柱石并

19、不能有效彌補(bǔ)礬土基噴涂料經(jīng)高溫?zé)崽幚懋a(chǎn)生的收縮。(2)礬土基噴涂料的體積密度隨著紅柱石粒度的增大而增大。(3)不同粒度的紅柱石未對礬土基噴涂料經(jīng)中溫?zé)崽幚砗蟮膹?qiáng)度產(chǎn)生明顯影響，粗粒度的紅柱石可以提高礬土基噴涂料的經(jīng)高溫?zé)崽幚砗蟮膹?qiáng)度。(4)礬土基噴涂料的耐磨性能隨著紅柱石粒度的增大而提高。(5)細(xì)粒度的紅柱石有利于改善礬土基噴涂料的抗熱震性能。2.4粘土的影響粘土是一種含水鋁硅酸鹽礦物，由于粘土具有獨(dú)特的可塑性、結(jié)合性、收縮性和燒結(jié)性，因此在耐火材料中具有廣泛地應(yīng)用。在耐火材料中常利用粘土的收縮作用來抵消其它原料的膨脹作用，以改善耐火材料的性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)研究了不同含量的粘土對噴涂料的影響2.4

20、.1線變化率圖7 粘土加入量對試樣線變化率的影響粘土的收縮變化來自于兩個方面，干燥收縮和燒結(jié)收縮。原料中的藍(lán)晶石在13001350會分解轉(zhuǎn)化為莫來石，產(chǎn)生體積膨脹。在1000時，線收縮率隨著粘土加入量的增大而增大，在1300時隨著粘土加入量的增加膨脹率出現(xiàn)減小。當(dāng)粘土的含量大于2.5%時，由于鋁礬土經(jīng)過1500熱處理后形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生大量的收縮，其收縮程度大于粘土產(chǎn)生的收縮，隨著粘土含量的增加，鋁礬土的含量依次減少，因此出現(xiàn)隨著粘土含量的增加材料收縮率反而減小的現(xiàn)象。2.4.2耐壓和抗折強(qiáng)度粘土具有優(yōu)良的結(jié)合性，粘土顆粒的比表面積大，使得顆粒間的接觸面積也相應(yīng)的增大。因此，顆粒小的粘土

21、使試樣隨著粘土含量的增加材料的常溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也相應(yīng)增加。1500熱處理后，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨著粘土含量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律。當(dāng)粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5時，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。這與線收縮率有一定的關(guān)系，粘土含量大于2.5%后，線收縮率逐漸減小，導(dǎo)致材料的緊密結(jié)構(gòu)逐漸減小，材料內(nèi)部逐漸疏松，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也相應(yīng)的減小。2.4.3結(jié)論(1)鋁礬土基噴涂料經(jīng)過110烘干和1000熱處理后，線收縮率隨著粘土含量的增加逐漸增大；經(jīng)過1300熱處理后，材料的膨脹率逐漸減小，最終出現(xiàn)收縮。經(jīng)過1500熱處理后，當(dāng)粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5時，隨著粘土含量的增加材料收縮率減小。(2

22、)鋁礬土基噴涂料經(jīng)過經(jīng)過110烘干后，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨著粘土含量的增加變化不明顯。經(jīng)過1000和1300熱處理后，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨著粘土含量的增加而增加。經(jīng)過1500熱處理后，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨著粘土含量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律。2.5硅微粉的影響研究發(fā)現(xiàn)在耐火材料中提高細(xì)粉的細(xì)度可以促進(jìn)制品的燒結(jié)，從而帶來一系列優(yōu)異性能。硅微粉因其具有高比表面積和高表面活性，為耐火材料制品帶來了一系列優(yōu)異性能，從而備受關(guān)注。2.5.1線收縮率圖8 微粉含量及熱處理溫度對試樣線變化率的影響硅微粉表面缺陷較多，表面質(zhì)點(diǎn)的活化和無序化較多，具有能態(tài)高、活性大的特點(diǎn)，從而可以促進(jìn)燒結(jié)進(jìn)程。隨著熱處

23、理溫度的提高，硅微粉逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵欣跉饪椎奶畛?，而且在表面張力作用下，試樣顆粒之間的距離被拉近，因此材料的收縮率增大。試樣經(jīng)過1500熱處理后，隨著硅微粉含量的增加，試樣的線收縮率逐漸減小，直至產(chǎn)生膨脹。這是因?yàn)楣栉⒎叟c棕剛玉發(fā)生反應(yīng)形成莫來石，同時會產(chǎn)生體積的膨脹，因此造成試樣的線收縮減小，直至產(chǎn)生膨脹。當(dāng)硅微粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5時，材料經(jīng)過不同熱處理溫度后的線收縮率差別不是很大，并且材料收縮率均很小，若材料收縮率過大，將會引起噴涂料在使用中因收縮帶來的開裂，因此會降低材料的使用壽命。2.5.2體積密度在低溫、中高溫時，隨著硅微粉含量的增加有利于試樣內(nèi)部氣孔的充填，體積密度有所增大。但當(dāng)試

24、樣經(jīng)過1500 熱處理后，試樣的體積密度隨著硅微粉含量的增加呈現(xiàn)減小的變化規(guī)律，這是因?yàn)楣栉⒎叟c棕剛玉發(fā)生反應(yīng)，形成莫來石，同時會產(chǎn)生體積的膨脹，導(dǎo)致試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松。隨著硅微粉含量的逐漸增加，形成莫來石的量也相應(yīng)增多，體積的膨脹也越來越明顯，因此造成試樣體積密度逐漸下降。2.5.3抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度在較低溫度下，硅微粉顆粒表面水化后形成的SiOH鍵脫水后聚合而形成牢固的由SiOSi鍵結(jié)合的微粉網(wǎng)狀鏈結(jié)構(gòu)所致，微粉長鏈反應(yīng)如下：SiO2SiOH+HOSiSiO2SiO2SiOSiSiO2+ H2O。隨著這種網(wǎng)狀鏈結(jié)構(gòu)的增多，硅膠的結(jié)合性能也越強(qiáng)，因此在低溫110下隨著硅微粉含量的增多試樣的抗折

25、強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也相應(yīng)地增加。在中高溫1000、1300時，硅微粉與棕剛玉發(fā)生反應(yīng)形成莫來石，強(qiáng)度增加。因此隨著硅微粉含量的增加，試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也相應(yīng)地增加。試樣經(jīng)過1500 熱處理后，隨著硅微粉含量的增加試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度先減小后增加。這是因?yàn)橛幸合嗌桑瑢?dǎo)致材料發(fā)生熔融，因此其強(qiáng)度值相對比較大。其后，隨著硅微粉含量地增加，轉(zhuǎn)化為莫來石的量也相應(yīng)的增加，因此試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也相應(yīng)的增加。2.5.4熱膨脹系數(shù)同一溫度條件下，鋁礬土基噴涂料的熱膨脹系數(shù)隨著硅微粉含量的增加而減小。2.5.5結(jié)論（1）本實(shí)驗(yàn)中，制備鋁礬土基噴涂料的最佳硅微粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5；（2）經(jīng)過110烘干

26、，1000、1300熱處理后，鋁礬土基噴涂料的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度隨管硅微粉含量的增加而增加；（3）鋁礬土基噴涂料的熱膨脹系數(shù)隨著硅微粉含量的增加而減小。2.6鋁酸鈉的影響8噴涂料施工時需要有較優(yōu)異的工作時間和較快的硬化，如果噴涂料在噴涂到爐襯后，在較長的時間內(nèi)不硬化，就會出現(xiàn)噴涂料塌落的情況在這種情況下，就需要噴涂料在施工后能在較快的時間內(nèi)硬化，以防止由于硬化較慢帶來的材料塌落。實(shí)驗(yàn)中將加入外加鋁酸鈉含量0.1%、0.2%的試樣與不加鋁酸鈉的試樣對比。2.6.1凝結(jié)硬化實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，室溫下，未添加鋁酸鈉的噴涂料的硬化時間較長，加入鋁酸鈉的試樣凝結(jié)硬化時間明顯縮短，因此，在噴涂料中添加鋁酸鈉可以

27、起到促進(jìn)噴涂料硬化的作用。硬化時間縮短則工作時間也相應(yīng)縮短，這便不利于噴涂料施工后的修整工作，并且過量鋁酸鈉的加入也會降低材料的養(yǎng)生耐壓強(qiáng)度。因此，綜合考慮不同鋁酸鈉加入量對噴涂料工作時間、硬化時間和養(yǎng)生耐壓強(qiáng)度的影響，可以看出在本實(shí)驗(yàn)條件下鋁酸鈉的最佳加入量為0.1%。其作用機(jī)理為：CaO·Al2O3+ H2OCaO·Al2O3·10 H2O (六方)(低于2022)，CaO·Al2O3+ H2O2CaO·Al2O3·8 H2O (六方)+ Al2O3·3 H2O (>25) 3CaO·Al2O3·6 H2O (六方)+ Al2O3·3H2O(35 45)在噴涂料中添加促凝劑鋁酸鈉，使水泥組分中鋁酸一鈣、鋁酸二鈣等加速進(jìn)入溶液析出水化物，因此加速了水泥的水化反應(yīng)，使水泥得以較快速硬化，從而使噴涂料縮短了硬化時間，同時也減少了工作時間。2.6.2體積密度與線收縮率鋁酸鈉是一種低熔點(diǎn)鹽類物質(zhì)，將其添加到噴涂料中，在高溫下較易促進(jìn)材料的燒結(jié)，導(dǎo)致氣孔不斷減