楊連弟，張宏進(jìn)，張哲銘，王義龍

（河北國亮新材料股份有限公司，河北 唐山 063009）

目前，剛玉澆注料廣泛用于鋼包包底砌筑時(shí)的填縫料[1]。作為填縫料主要是用在鋼包包底磚與透氣磚和鋼包座磚四周的間隙位置，鋼包包底磚和包壁磚之間的間隙位置[2]。因?yàn)榇u與磚之間有縫隙，需要使用剛玉澆注料填充好間隙，要求其具有很好的流動(dòng)性，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，減少因澆注料震動(dòng)不到位造成局部強(qiáng)度低的概率[3]。填充的剛玉澆注料需要有足夠的強(qiáng)度和耐抗沖刷性能，同時(shí)也需要有較小的膨脹能力，防止受熱膨脹導(dǎo)致鋼包包底磚、鋼包座磚和透氣磚產(chǎn)生橫向作用力導(dǎo)致斷裂。本實(shí)驗(yàn)通過研究使用不同種類的減水劑來增加剛玉澆注料的流動(dòng)性，同時(shí)還兼顧試樣的物理性能指標(biāo)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料的準(zhǔn)備

主要原料：板狀剛玉（6～3 mm、3～1 mm、1～0 mm、≤0.149 mm），電熔白剛玉（≤0.044 mm），氧化鋁微粉（D50=2.39 μm），賽卡71水泥。主要原料的理化指標(biāo)見表1。

表1 主要原料的理化指標(biāo) （wt/%）

1.2 試驗(yàn)過程及試樣的制備

此次選取的五家減水劑分別為湖北斯曼減水劑A、青島安邁減水劑B、重慶萊科特減水劑C、蘇州盛曼特減水劑D、武漢善達(dá)減水劑E，按其要求的加入量百分比進(jìn)行試驗(yàn)使用。

按照表2內(nèi)的重量百分比進(jìn)行計(jì)算稱量配料，然后分別按其要求的加入量百分比進(jìn)行稱取編號(hào)為A、B、C、D、E五種不同的減水劑，依次加入對應(yīng)編號(hào)為1~5的料里干混備用。將預(yù)混好的第1組料倒入準(zhǔn)備好的JJ-5型水泥膠砂攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行干攪拌1～2 min，攪拌過程中再逐漸加入適量的潔凈自來水，再攪拌其2～3 min，待攪拌均勻后倒入NLD-3型水泥膠砂流動(dòng)度測定儀內(nèi)，啟動(dòng)開關(guān)跳動(dòng)25 s后用游標(biāo)卡尺測量其澆注料流動(dòng)值，然后將測定完流動(dòng)值的料連同攪拌機(jī)內(nèi)的料一同倒入備好的三聯(lián)模具內(nèi)（尺寸40 mm×40 mm×160 mm）在GZ-85型水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型成常規(guī)試樣，后續(xù)依次完成第2組、第3組、第4組和第5組試樣的制備工作。成型完的試樣放入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然養(yǎng)護(hù)24 h，待養(yǎng)護(hù)24 h后進(jìn)行脫模處理。將脫模好的試樣依次標(biāo)記為1~5后放入110℃烘箱內(nèi)，對試樣進(jìn)行烘干24 h，烘完后待其冷卻至室溫后取出試樣，將每組試樣中的一條測110℃×24 h的抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度和體積密度，將每組試樣中的第二條送檢測試樣在1 450℃×1 h的熱抗折強(qiáng)度和常溫下的體積密度，將每組試樣中的第三條送檢測試1 500℃×3 h的常溫下的抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、線變化率和體積密度。

表2 試樣配料 （wt/%）

1.3 試樣性能檢測設(shè)備和檢測依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

使用精度為1 g的電子秤對實(shí)驗(yàn)用水進(jìn)行稱量，以質(zhì)量百分比對加水量進(jìn)行記錄。使用NLD-3型水泥膠砂流動(dòng)度測定儀測定澆注料流動(dòng)值。按GB/T 3001-2017標(biāo)準(zhǔn)檢測試樣的常溫抗折強(qiáng)度，按GB/T 5072-2008標(biāo)準(zhǔn)檢測試樣的常溫耐壓強(qiáng)度，按GB/T 2999-2016標(biāo)準(zhǔn)檢測試樣的體積密度，按GB/T 5988-2007標(biāo)準(zhǔn)檢測試樣的線變化率，按GB/T 3002-2017標(biāo)準(zhǔn)檢測試樣的高溫?zé)峥拐蹚?qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同種類的減水劑對剛玉澆注料流動(dòng)性的影響

依據(jù)本試驗(yàn)的研究目的，為了更準(zhǔn)確地測出五個(gè)不同種類減水劑對剛玉澆注料流動(dòng)性的影響，此次試驗(yàn)采用加入定量水的方式，分別測量第1組、第2組、第3組、第4組和第5組澆注料的流動(dòng)值，如圖1所示。

圖1 添加不同種類減水劑剛玉澆注料流動(dòng)值對比圖

可以看出，第2組的剛玉澆注料流動(dòng)值要明顯低于其他組。通過對比可以看出，第1組剛玉澆注料的流動(dòng)值和第二組的剛玉澆注料流動(dòng)值相近，即效果稍差，第4組剛玉澆注料的流動(dòng)值居中，第3組剛玉澆注料的流動(dòng)值和第5組的剛玉澆注料流動(dòng)值相近，即效果較好。故萊科特和善達(dá)這兩家的減水劑使用效果較好。

2.2 不同種類的減水劑對剛玉澆注料常溫物理性能的影響

試樣經(jīng)過110℃×24 h烘干后測試得到的數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 添加不同種類減水劑剛玉澆注料的常溫物理性能對比圖

可以看出，這5組剛玉澆注料試樣的常溫體積密度差別明顯。第3組剛玉澆注料試樣的體積密度明顯優(yōu)于其它4組澆注料試樣的體積密度，第1組剛玉澆注料試樣的體積密度和第5組剛玉澆注料試樣的體積密度接近,數(shù)值最低，第2組剛玉澆注料試樣的體積密度和第4組的剛玉澆注料體積密度接近,數(shù)值稍低。而這5組剛玉澆注料試樣的常溫抗折強(qiáng)度最大值為16 MPa，最小值為12.9 MPa，雖然差值不明顯，但是可以看出第3組的剛玉澆注料試樣指標(biāo)稍好一些。從這五組剛玉澆注料試樣的耐壓強(qiáng)度來看，最大值為90.5 MPa，最小值為53.7 MPa，差值較大，第3組剛玉澆注料試樣的耐壓強(qiáng)度優(yōu)于第1組的剛玉澆注料試樣的耐壓強(qiáng)度，遠(yuǎn)大于其他3組剛玉澆注料試樣的耐壓強(qiáng)度。這三種數(shù)據(jù)指標(biāo)對比可以看出，選用萊科特產(chǎn)品作減水劑的剛玉澆注料試樣各項(xiàng)物理指標(biāo)較好。

2.3 不同種類的減水劑對剛玉澆注料高溫?zé)峥拐蹚?qiáng)度的影響

試樣經(jīng)過1 450℃×1 h高溫?zé)峥拐酆笥涗浀膹?qiáng)度和冷卻后測得的體積密度及抗折強(qiáng)度[1]數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 添加不同種類減水劑剛玉澆注料的體積密度和高溫?zé)峥拐蹚?qiáng)度對比圖

可以看出，第3組剛玉澆注料試樣和第5組剛玉澆注料試樣的體積密度數(shù)值明顯優(yōu)于其他三組。試樣高溫?zé)峥拐蹚?qiáng)度的最大值為18.69 MPa，最小值9.21 MPa，差值較大。第3組和第5組的剛玉澆注料試樣強(qiáng)度值要明顯優(yōu)于第2組和第4組的剛玉澆注料試樣強(qiáng)度值。綜合這兩項(xiàng)性能指標(biāo)可以看出，選用萊科特產(chǎn)品作為減水劑的剛玉澆注料試樣性能最優(yōu)。

2.4 不同種類的減水劑對剛玉澆注料高溫物理性能的影響

試樣在1 500℃×3 h高溫?zé)?，常溫下測得的各組剛玉澆注料試樣的體積密度、線變化率、抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度如圖4所示。

圖4 熱損失隨煙氣外循環(huán)比例變化趨勢圖

圖4 添加不同種類減水劑剛玉澆注料的高溫物理性能對比圖

可以看出，第3組和第4組剛玉澆注料試樣的體積密度數(shù)值明顯優(yōu)于其他三組；第3組和第4組剛玉澆注料試樣的線變化率數(shù)值較小，因剛玉澆注料在高溫鋼水的作用下會(huì)發(fā)生一定的膨脹，會(huì)對包底磚、鋼包座磚和透氣磚的產(chǎn)生橫向作用力，如果膨脹過大，就會(huì)導(dǎo)致三磚發(fā)生不同程度的損毀，甚至發(fā)生斷裂，導(dǎo)致包底鉆鋼出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故，所以就需要?jiǎng)傆駶沧⒘系木€變化率越小越好；從高溫?zé)Y(jié)后的常溫抗折強(qiáng)度柱狀圖可以看出第2組剛玉澆注料試樣數(shù)值較低為16.7 MPa，明顯低于其他4組剛玉澆注料試樣；第3組剛玉澆注料試樣耐壓強(qiáng)度最大，為175 MPa，第1組剛玉澆注料試樣強(qiáng)度最小，為94.4 MPa。綜合四項(xiàng)性能指標(biāo)可以確定選用萊科特產(chǎn)品作減水劑效果的澆注料試樣性能最優(yōu)。

3 結(jié)論

（1）通過對比選用不同減水劑產(chǎn)品的減水效果，即剛玉澆注料的流動(dòng)值大小對比，可以看出萊科特和善達(dá)兩家減水劑的減水效果較好。

（2）常溫下檢測五組剛玉澆注料試樣的物理指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)使用萊科特的產(chǎn)品作減水劑的性能較好。

（3）五組試樣經(jīng)過高溫?zé)峥拐蹨y其強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)使用萊科特的產(chǎn)品作減水劑的性能指標(biāo)較好。

（4）高溫?zé)珊笤诔叵聶z測五組試樣的物理指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)使用萊科特的產(chǎn)品作減水劑的性能指標(biāo)較好。

綜上所述，本試驗(yàn)通過選用不同廠家的五種減水劑來研究對剛玉澆注料的各種性能的影響，通過常溫抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、高溫?zé)峥拐酆途€變化率等數(shù)據(jù)分析并對比，得出萊科特減水劑對剛玉澆注料的性能提高較好。