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剛玉質(zhì)自流澆注料流變性和流動性的關(guān)系
曹喜營 王戰(zhàn)民 陳 盧 李再耕 王金相 洪彥若
1)北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100083
2)中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司河南省特種耐火材料重點實驗室,洛陽471039
摘 要 采用澆注料流變儀、L型流動性測試裝置和自流值測定裝置,測定了加水量、分散劑(FS10)、純鋁酸鈣水泥和α--Al2O3微粉對剛玉質(zhì)自流澆注料的流變性和流動性的影響,并分析了流變性和流動性之間的關(guān)系.實驗結(jié)果表明:隨加水量增加(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4·9%~5·3%),相對屈服應(yīng)力、相對塑性黏度和相對平均黏度均逐漸減小,自流值和流動速度逐漸增大.隨分散劑FS10加入量的增加(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0·16%~0·20%),相對屈服應(yīng)力、相對塑性黏度和相對平均黏度逐漸減小,自流值和流動速度逐漸增大;分散劑FS10加入量繼續(xù)增大時(0·20%~0·22%),相對屈服應(yīng)力、相對塑性黏度和相對平均黏度顯著增大,而自流值和流動速度大幅下降.隨純鋁酸鈣水泥加入量增加(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%~4%),流變參數(shù)和流動參數(shù)有一定的變化,但變化不明顯.隨α--Al2O3微粉加入量的增加(質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%~12%),相對屈服應(yīng)力和相對平均黏度均減小,相對塑性黏度變化不大,自流值變化不大,流動速度加快.剛玉質(zhì)自流澆注料流變參數(shù)和流動參數(shù)之間的關(guān)系為:自流值和相對屈服應(yīng)力有較好的相關(guān)性,而流動速度和相對平均黏度有較好的相關(guān)性.
關(guān)鍵詞 剛玉;澆注料;流變性;流動性
耐火澆注料流動性包含三個特性:流動程度、流動速度和偏析性.流動程度是指流動可能達到的最終限度;流動速度是指流動的快慢;偏析性是指材料的泌水性.目前常用的自流值反映了自流澆注料的流動程度,而振動流動值則反映了振動澆注料的流動速度,這兩個流動值都僅反映了流動性的一個方面.耐火澆注料流變性包括屈服應(yīng)力和塑性黏度,屈服應(yīng)力反映了流體開始變形的難易,而塑性黏度反映了流體的內(nèi)摩擦力大小[1--10].對于流變參數(shù)和流動參數(shù)之間的關(guān)系,混凝土行業(yè)就新拌混凝土做過研究,并建立了一些模型[7--8],但對于耐火澆注料的流變性和流動性關(guān)系的研究較少.因此,本文對剛玉質(zhì)自流澆注料的流變性和流動性的關(guān)系進行研究.
1 實驗
實驗原料為電熔白剛玉(粒度分別為8~5mm、5~3mm、3~1mm、1~0mm、200目、320目)、α--Al2O3微粉和純鋁酸鈣水泥等.主要原料的理化性能如表1所示.分散劑為FS10,其主要成分為聚乙二醇類高分子物質(zhì).實驗所用的剛玉質(zhì)自流澆注料的基礎(chǔ)配方見表2.
澆注料流變儀示于圖1.流變性的測定方法為循環(huán)剪切,轉(zhuǎn)速N由10→70→10r·min-1,單個轉(zhuǎn)速點剪切時間為10s,扭矩采集周期為10s.將下行線進行Bingham模型的擬合,求出相對屈服應(yīng)力、相對塑性黏度和相對平均黏度(下行線扭矩/轉(zhuǎn)速的平均值,單位為N·m·min·r-1).
流動性的測試除采用常規(guī)的自流值來測量流動程度外,還參考混凝土的相關(guān)研究[9],自制了L型流動性測試裝置來測量自流澆注料的流動速度,其結(jié)構(gòu)和尺寸見圖2.實驗時先在左側(cè)的長方體空間內(nèi)填充一定量的自流澆注料,然后按下?lián)醢迳仙_關(guān),擋板升起后,自流澆注料在自重作用下,自動下塌并沿水平方向流動.以自流澆注料流經(jīng)30cm距離所需的時間T30來表征澆注料的流動速度.
