高鋁澆注料粉化、剝落原因分析
高鋁澆注料在養護或制成預制件貯存過程中有粉化、崩毀、剝落現象。這一現象帶來的危害性,已引起人們的重視,并開始對這種粉化現象進行了研究。一般認為,造成這種耐火澆注料損壞的原因是澆注料在大氣中的碳酸化、硫酸化過程引起水化物分解,強度下降。同時,澆注料中水分向表面的遷移、蒸發,使可溶性鹽類不斷在表面析出,其中一部分含結晶水的鹽類因風化失去結晶水而發生體積變化,加劇了損壞過程。
其主要原因有以下幾點：
1 高鋁澆注料粉化現象
高鋁水泥耐火澆注料或預制件在養護過程中經常有不同程度的粉化、剝落現象。對高鋁澆注料養護過程中的表面白色析出物進行X射線衍射分析得知,其主要物相是Na2SO4,除此之外,還有少量的剛玉相和莫來石相,剛玉相和莫來石相是這種高鋁澆注料的主要物相。
空氣中的酸性氣體CO2、SO2、H2S是高鋁澆注料發生碳酸化和硫酸化現象的原因之一,而現場澆注料用水質量也不容忽視,尤其是水中的SO42-和H+,對高鋁水泥水化物也起一定的侵蝕作用。
2 驗證
從實際現場高鋁澆注料粉化現象看,高鋁澆注料暴露在空氣中損壞與其硫酸化、碳酸化過程以及水源質量有關。在實驗室選擇了一種輕質澆注料引入高鋁水泥作為結合劑,用磷酸鹽為分散劑。考慮水源質量、養護條件以及在澆注料中添加外加劑(Na2SO4和Na2CO3),驗證上述因素的影響。
2.1 水源質量與養護條件的影響
輕質澆注料經振動成型,制成40mm××160mm的試樣。所用的水源有蒸餾水、大峪溝自來水,澆注成型24h后脫模,采用自然養護和密封養護兩種方法。結果發現:自然養護3～5d后無論是用蒸餾水還是自來水,其試樣的成型表面均出現白色析出物,表面開始脫皮、剝落。用自來水的試樣表面析出物明顯多于用蒸餾水的試樣。而對于密封條件下養護的試樣,用蒸餾水的試樣未發現有這種現象,而用自來水的試樣與其在空氣中養護相似,其表面也有白色析出物產生,析出物成分與大體積預制件表面出現的析出物基本一樣,為硫酸鹽和碳酸鹽。這說明養護方法和水源質量對澆注料的影響不容忽視。
2 外加劑影響
在輕質澆注料中分別引入固體Na2CO3和后,澆注料的加水量明顯要高于未添加這兩種外加劑的試樣,而且隨著兩種外加劑加入量的增加,加水量有增長的趨勢,這與兩種外加劑有促凝作用有關。在可澆注條件下,引入Na2CO3試樣的加水量高于加Na2SO4的試樣。在自然養護過程中,所有試樣表面均出現白色析出物,然后有粉化、剝落現象。三種澆注料養護12h脫模,24h后強度均達到最高值,4d后強度又降至最低,這可能與水泥主要水化產物CAH10、C2AH8、C3AH6之間的轉變有關。隨著時間的延長,試樣強度有降低的趨勢,外加Na2CO3的試樣強度最低,加Na2SO4的次之,而未引入添加劑的試樣因其在空氣中養護和水源的緣故,也發生粉化,強度下降。
通過研究發現高鋁澆注料表面析出物與以下因素有關：
(1)高鋁澆注料損壞后的表面析出物與其暴露在大氣中遭受CO2、SO2、H2S等酸性氣體侵蝕而引起硫酸化、碳酸化過程以及水源質量有關。
(2)防止高鋁澆注料損壞發生的措施可以從考慮養護條件和所用水源質量等因素入手。
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