硅溶胶结合镁质耐火浇注料的显微结构和性能
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ＶＯ １ ． ３ ９ ＮＯ ． ３
２ 实验 过 程
２ ． １ 材 料 原 料 的化学 分析 见表 １ ， 浇 注 料 的 配 比见 表 ２ 。
表 １ 原 料 和 硅 溶 胶 的化 学 分 析 ／ ％
用， 所有 试样 的显 气孔 率 降低 ； 相反 ， 体积 密度 增 加 。
水分 会 导致凝 胶 化 。在 干 燥 阶段 ， 颗 粒 表 面 的 羟基 （ Ｓ ｉ — Ｏ Ｈ） 形 成 硅 氧 烷键 （ Ｓ ｉ 一 ０一 Ｓ ｉ ） ， 出现 了一个 三
维 网络 （ 图１ ） 。凝胶 化 也 会 因 ｐ Ｈ 值 的改 变 和 添加
盐类、 或与水 混溶 的有 机溶 剂 而发 生 ， 这 些称 为胶 凝 剂 。当选择 合适 的 这 些 胶 凝 剂 或 改 变 ｐ Ｈ值 ， 干燥 后 溶胶 在 固体颗 粒周 围胶 凝 ， 给系 统提供 力 学强 度 。 硅 微粉＿ 镁 硅 溶 胶 系统 的 ｐ Ｈ值在 ４ ～６范 围 内 ， 这 接近 于硅 溶胶 最 大胶 凝 速 度 的 ｐ Ｈ值 （ ｐ Ｈ ＝５左
性能 ， 此 外还 需要 添加更 多 的水 ， 这将 导致产 品的低 密 度和 高 气 孔 率 。这 些 弊 端 导 致 了低 水 泥 浇 注 料
（ Ｌ Ｃ Ｃ ） 和无水 泥浇 注料 （ Ｎ Ｃ Ｃ ） 的发展 。
硅 微粉 这一 硅铁 生 产 的副 产 品 ， 当存 在 于耐 火 浇 注料 配料 的结合 系统 中时 ， 将会 降低 需水 量 ， 促进 流动和 施工便 利 。镁 质无 水 泥 浇 注料 中氧 化镁 一 二 氧化硅 结合 系统 生成 ， 在烧 成后结 合形 成镁 橄榄 石 。
一
步 研 究 发 现 了二 氧 化 硅 添 加 剂 的 种 类 对 耐 火 浇 注 料 试 样 性 能 的 影 响 。在 １ ４ ０ ０ ％时 ， 硅 微 粉 和 硅 溶 胶 同 时 存 在 （ Ｍ Ｓ Ｃ ，试样 ） 时 比 只添 加 硅 微 粉 （ ＭＳ试 样 ） 的力学强度更优良。
第３ ９ 卷 第３ 期
２ ０ １ ４年 ６月
耐 火 与 石 灰
・ ５ １・
硅溶 胶结合镁 质耐 火浇 注料 的显微结构 和性 能
摘 要 ：不用添加其它结合 剂 ， 便实现 了在碱性耐火浇注料中加入硅微粉生成镁橄榄石相 。由于硅溶胶具 有更高
的干 燥 速 度 和 烧 结性 ， 最 近 几 年开 始广 泛 使 用 硅 溶 胶 。本 文 研 究 了 在 镁 质 耐 火浇 注 料 中 用 硅 溶 胶 替 换 硅 微 粉 后 对
中Ｃ Ａ Ｃ量 高 于 ２ ％ ～ ３ ％ 时可 能 引起 在 较 低 温 度 下 液 相 的生成 。高水 泥结 合传 统浇 注料具 有 以上不 利
径为 ８ —１ ５ ｎ ｍ） 。在凝 胶化 过程 中 ， 当与 其 它 固体 颗 粒 混合 时 ， 硅 溶 胶 能够 以枝 状 链 连 接 在一 起 。去 除
镁 橄 榄 石 形 成 的 影响 。研 究 了 不 同 温 度 下 、 不 同 硅 溶 胶 含 量 的 试 样 的物 理 性 能 。而 且 ， 用 Ｘ射线衍 射 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 和 电
子显微镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 分 别 检 测 了 试 样在 １ ０ ０ ０ ￣ Ｃ、 １ ２ ０ ０ ￣ Ｃ 和１ ４ ０ ０ ￣ Ｃ 下 烧 成 后 的 相 变 化 和 显 微 结构 变 化 。结 果 表 明 ， 由于
（ ｂ ）Ｍｇ Ｏ添 加物
（ ｃ ）硅 氧烷键 形成
（ ｄ ）硅氧烷键 （ 一 ｓ ｉ — Ｏ — ｓ ｉ 一 ）
ｏ硅 。 氧
Ｈ氧
图 １ 硅 溶 胶 通 过 胶 凝 化 机 制 的 固化 示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ意 图
５２ ・
・
ＲＥＦ ＲＡＣ ＴＯＲＩ ＥＳ＆ Ｌ Ｉ ＭＥ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ４
原料 纯度的影 响 ， 当温度更高 时 ， 该 强度值却 降低 了。 近来 ， 形 成凝 聚 结合 的不 同种 类 溶 胶 已经作 为
结合 剂进 行试 用 ， 用 于低 、 超 低 和无 水泥结 合 耐火 浇 注料 组分 中。硅 溶胶 是 稳 定 的水 基 悬 浮 液 ， 含有 高
达 ５ ０ ％的 纳米 尺寸 的球形 无定 形 二 氧化 硅 颗粒 （ 直
关 键 词 ：镁质耐火浇注料 ； 硅微粉 ； 硅溶胶
中图分 类号 ：Ｔ Ｑ １ ７ ５ ． ７ １ ３ ． １
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ６ ７ ３ — ７ ７ ９ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ — ０ ０ ５ １ — ０ ４
１ 前 言
耐 火浇 注料是 由耐 火骨料 、 基 质成 分 、 结 合剂 和 外 加剂 组 成 。 由于 耐 火 浇 注料 具 有 简 单 的生 产 工
氧 化 镁 与 硅 微粉 和 硅 溶 胶 反 应 ， 干燥 后 试样 中氢 氧化 镁 和 水合 硅酸 镁 的 生成 加 强 了试 样 的 结构 强 度 ， 大 约 在
１ ０ ０ ０ ￣ Ｃ 生成镁橄榄石 ， 且随着温度的上升逐渐增 加。同时 ， 当 增 加 硅 溶 胶 含 量 时 会 生 成 发 育 更 好 的镁 橄 榄 石 。进
艺、 便宜 的安 装费 用 、 近 似 于成型产 品的性能 以及 和 传 统砖 相近 的费用 ， 因此 不 定 形 耐 火材 料 的市 场 在 不 断扩 大 。铝酸 钙水泥是 耐火 浇 注料组 分 中使用 最 多 的水 硬 性 结 合 剂 。 然 而 ， Ａ １ ０ 一 Ｃ ａ Ｏ— Ｓ ｉ Ｏ 系 统
高温抗 折强 度 （ ＨＭＯ Ｒ ） 在 １ ２ ０ ０ ￣ Ｃ时 达到 最大 ， 由于
右） 。在 此 背 景 下 ， 硅 溶 胶 被 认 为 是 耐 火 浇 注 料 无 钙 结合 剂 的一种 替代 物 。本文 研究 了硅 溶胶 添加 剂
对 浇注 过程 和性 能 的影 响 。
（ ａ ）硅溶胶 颗粒表 面
２ 实验 过 程
２ ． １ 材 料 原 料 的化学 分析 见表 １ ， 浇 注 料 的 配 比见 表 ２ 。
表 １ 原 料 和 硅 溶 胶 的化 学 分 析 ／ ％
用， 所有 试样 的显 气孔 率 降低 ； 相反 ， 体积 密度 增 加 。
水分 会 导致凝 胶 化 。在 干 燥 阶段 ， 颗 粒 表 面 的 羟基 （ Ｓ ｉ — Ｏ Ｈ） 形 成 硅 氧 烷键 （ Ｓ ｉ 一 ０一 Ｓ ｉ ） ， 出现 了一个 三
维 网络 （ 图１ ） 。凝胶 化 也 会 因 ｐ Ｈ 值 的改 变 和 添加
盐类、 或与水 混溶 的有 机溶 剂 而发 生 ， 这 些称 为胶 凝 剂 。当选择 合适 的 这 些 胶 凝 剂 或 改 变 ｐ Ｈ值 ， 干燥 后 溶胶 在 固体颗 粒周 围胶 凝 ， 给系 统提供 力 学强 度 。 硅 微粉＿ 镁 硅 溶 胶 系统 的 ｐ Ｈ值在 ４ ～６范 围 内 ， 这 接近 于硅 溶胶 最 大胶 凝 速 度 的 ｐ Ｈ值 （ ｐ Ｈ ＝５左
性能 ， 此 外还 需要 添加更 多 的水 ， 这将 导致产 品的低 密 度和 高 气 孔 率 。这 些 弊 端 导 致 了低 水 泥 浇 注 料
（ Ｌ Ｃ Ｃ ） 和无水 泥浇 注料 （ Ｎ Ｃ Ｃ ） 的发展 。
硅 微粉 这一 硅铁 生 产 的副 产 品 ， 当存 在 于耐 火 浇 注料 配料 的结合 系统 中时 ， 将会 降低 需水 量 ， 促进 流动和 施工便 利 。镁 质无 水 泥 浇 注料 中氧 化镁 一 二 氧化硅 结合 系统 生成 ， 在烧 成后结 合形 成镁 橄榄 石 。
一
步 研 究 发 现 了二 氧 化 硅 添 加 剂 的 种 类 对 耐 火 浇 注 料 试 样 性 能 的 影 响 。在 １ ４ ０ ０ ％时 ， 硅 微 粉 和 硅 溶 胶 同 时 存 在 （ Ｍ Ｓ Ｃ ，试样 ） 时 比 只添 加 硅 微 粉 （ ＭＳ试 样 ） 的力学强度更优良。
第３ ９ 卷 第３ 期
２ ０ １ ４年 ６月
耐 火 与 石 灰
・ ５ １・
硅溶 胶结合镁 质耐 火浇 注料 的显微结构 和性 能
摘 要 ：不用添加其它结合 剂 ， 便实现 了在碱性耐火浇注料中加入硅微粉生成镁橄榄石相 。由于硅溶胶具 有更高
的干 燥 速 度 和 烧 结性 ， 最 近 几 年开 始广 泛 使 用 硅 溶 胶 。本 文 研 究 了 在 镁 质 耐 火浇 注 料 中 用 硅 溶 胶 替 换 硅 微 粉 后 对
中Ｃ Ａ Ｃ量 高 于 ２ ％ ～ ３ ％ 时可 能 引起 在 较 低 温 度 下 液 相 的生成 。高水 泥结 合传 统浇 注料具 有 以上不 利
径为 ８ —１ ５ ｎ ｍ） 。在凝 胶化 过程 中 ， 当与 其 它 固体 颗 粒 混合 时 ， 硅 溶 胶 能够 以枝 状 链 连 接 在一 起 。去 除
镁 橄 榄 石 形 成 的 影响 。研 究 了 不 同 温 度 下 、 不 同 硅 溶 胶 含 量 的 试 样 的物 理 性 能 。而 且 ， 用 Ｘ射线衍 射 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 和 电
子显微镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 分 别 检 测 了 试 样在 １ ０ ０ ０ ￣ Ｃ、 １ ２ ０ ０ ￣ Ｃ 和１ ４ ０ ０ ￣ Ｃ 下 烧 成 后 的 相 变 化 和 显 微 结构 变 化 。结 果 表 明 ， 由于
（ ｂ ）Ｍｇ Ｏ添 加物
（ ｃ ）硅 氧烷键 形成
（ ｄ ）硅氧烷键 （ 一 ｓ ｉ — Ｏ — ｓ ｉ 一 ）
ｏ硅 。 氧
Ｈ氧
图 １ 硅 溶 胶 通 过 胶 凝 化 机 制 的 固化 示ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ意 图
５２ ・
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ＲＥＦ ＲＡＣ ＴＯＲＩ ＥＳ＆ Ｌ Ｉ ＭＥ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ４
原料 纯度的影 响 ， 当温度更高 时 ， 该 强度值却 降低 了。 近来 ， 形 成凝 聚 结合 的不 同种 类 溶 胶 已经作 为
结合 剂进 行试 用 ， 用 于低 、 超 低 和无 水泥结 合 耐火 浇 注料 组分 中。硅 溶胶 是 稳 定 的水 基 悬 浮 液 ， 含有 高
达 ５ ０ ％的 纳米 尺寸 的球形 无定 形 二 氧化 硅 颗粒 （ 直
关 键 词 ：镁质耐火浇注料 ； 硅微粉 ； 硅溶胶
中图分 类号 ：Ｔ Ｑ １ ７ ５ ． ７ １ ３ ． １
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ６ ７ ３ — ７ ７ ９ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ — ０ ０ ５ １ — ０ ４
１ 前 言
耐 火浇 注料是 由耐 火骨料 、 基 质成 分 、 结 合剂 和 外 加剂 组 成 。 由于 耐 火 浇 注料 具 有 简 单 的生 产 工
氧 化 镁 与 硅 微粉 和 硅 溶 胶 反 应 ， 干燥 后 试样 中氢 氧化 镁 和 水合 硅酸 镁 的 生成 加 强 了试 样 的 结构 强 度 ， 大 约 在
１ ０ ０ ０ ￣ Ｃ 生成镁橄榄石 ， 且随着温度的上升逐渐增 加。同时 ， 当 增 加 硅 溶 胶 含 量 时 会 生 成 发 育 更 好 的镁 橄 榄 石 。进
艺、 便宜 的安 装费 用 、 近 似 于成型产 品的性能 以及 和 传 统砖 相近 的费用 ， 因此 不 定 形 耐 火材 料 的市 场 在 不 断扩 大 。铝酸 钙水泥是 耐火 浇 注料组 分 中使用 最 多 的水 硬 性 结 合 剂 。 然 而 ， Ａ １ ０ 一 Ｃ ａ Ｏ— Ｓ ｉ Ｏ 系 统
高温抗 折强 度 （ ＨＭＯ Ｒ ） 在 １ ２ ０ ０ ￣ Ｃ时 达到 最大 ， 由于
右） 。在 此 背 景 下 ， 硅 溶 胶 被 认 为 是 耐 火 浇 注 料 无 钙 结合 剂 的一种 替代 物 。本文 研究 了硅 溶胶 添加 剂
对 浇注 过程 和性 能 的影 响 。
（ ａ ）硅溶胶 颗粒表 面