(1)测试了在减水剂作用下,基质浆体的流动性和初凝时间。结果表明:8种减水剂均可使基质浆体具有良好的流动性,并具有适宜的初凝时间。达到适宜的流动性时,聚羧酸系减水剂KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM和LMS-P用量低,六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP用量高,氨基磺酸盐减水剂FZ-1、萘磺酸盐系减水剂KS-20用量最高。
(2)测试了在减水剂作用下,浇注料拌合物的流动性和用水量。结果表明:六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP可降低浇注料拌合物的用水量,提高拌合物的流动性,聚羧酸系减水剂KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM和LMS-P具有同样的效果,其中KS-JS70效果更好。SHP、STP、KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM、LMS-P对浇注料拌合物流动性的影响与其对基质浆体的流动性的影响结果一致。氨基磺酸盐减水剂FZ-1、萘磺酸盐系减水剂KS-20对浇注料拌合物的降低用水量和提高流动性的效果很差,与减水剂对基质浆体的影响结果相反,不适宜做低水泥浇注料的减水剂。达到适宜的流动性时,聚羧酸系减水剂用量低,六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP高,氨基磺酸盐减水剂FZ-1、萘磺酸盐系减水剂KS-20用量最高,但流动性依然不好。KS-JS40、GLENIUM、LMS-P与SHP、STP的用水量基本相当,KS-JS70的用水量最少,降低用水量的效果好,FZ-1、KS-20的用水量最多,减水效果差。
(3)测定了掺不同种类减水剂时低水泥浇注料基质浆体的流变性能。结果表明:六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP在较宽的加入量范围内可使基质浆体表现为塑性流体,聚羧酸系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂随用量增加,基质浆体依次表现为塑性流体、假塑性流体和胀流体。
(4)测定了掺不同种类减水剂时低水泥浇注料基质浆体的粘度。结果表明:8种减水剂均可显著降低基质浆体的粘度,当掺量达到一定数量时,粘度降低到一定程度,随后减水剂用量增加,粘度变化不明显。减水剂在适宜掺量时,掺六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP的基质浆体的粘度较高,掺聚羧酸系减水剂KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM和LMS-P的基质浆体的粘度较低,其结果与减水剂对基质浆体的流动性和拌合物的流动性表现一致。掺氨基磺酸盐减水剂FZ-1,萘磺酸盐减水剂KS-20的基质浆体的粘度较低,与减水剂对基质浆体的流动性的影响表现一致,但与减水剂对浇注料拌合物的流动性的影响相反。
(5)测定了微粉浆体以及基质浆体在不同减水剂作用下的ζ-电位。结果表明:不同减水剂的加入能显著降低微粉和浆体体系的ζ-电位,掺聚磷酸盐减水剂的浆体的ζ-电位绝对值最大,掺聚羧酸盐系减水剂的浆体的ζ-电位绝对值最小,掺氨基磺酸盐减水剂、萘磺酸盐系减水剂的浆体的ζ-电位绝对值介于二者之间。当减水剂加入量达到一定程度后,微粉和浆体体系的ζ-电位变化不明显。
(6)测定了掺不同减水剂时低水泥浇注料抗压、抗折强度、体积密度、气孔率、线变化率等物理性能指标。结果表明:掺聚羧酸系减水剂的浇注料体积密度、常温抗压、抗折强度较高,线变化率低,热稳定性好,性能优于掺聚磷酸盐减水剂的浇注料,掺氨基磺酸盐减水剂、萘磺酸盐系减水剂的浇注料的性能最差。
(7)测定了低水泥浇注料的线变化率和热稳定性。结果表明:掺聚羧酸系减水剂KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM和LMS-P的浇注料的线变化率最小,其次是掺SHP、STP的浇注料的线变化率,掺FZ-1、KS-20的浇注料的线变化率最大;掺聚羧酸减水剂KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM和LMS-P的浇注料的热稳定性优异,掺六偏磷酸钠SHP、三聚磷酸钠STP的浇注料的热稳定性次之,掺氨基磺酸盐减水剂FZ-1和萘磺酸盐减水剂KS-20的浇注料热稳定性很差,其原因在于聚羧酸系减水剂可使浇注料孔隙数量、孔径尺寸合理,孔径分布更集中。
(8)XRD物相分析显示:不同减水剂对低水泥浇注料在各温度下热处理时物相变化影响一致,主要影响在于分散微粉,达到减水效果,并最终影响低水泥浇注料内部孔隙及密实状况,并以常温抗压、抗折强度表现出来。
(9)SEM显微结构分析显示:110℃×24h烘干后三聚磷酸钠STP试样呈较大的球形颗粒状,有少量絮凝结构,聚羧酸减水剂KS-JS70颗粒更细小、分散更好,说明KS-JS70具有更好的分散效果;1000℃×3h处理时由于水化产物烧成脱水,在结构中形成大量孔隙,同时晶体中逐渐形成针状、片状结构;在1400℃×3h时,浇注料充分烧结反应,生成二铝酸钙(CA2)、莫来石(A3S2)、钙长石(CAS2)物相,形成大小不等、无规则形状的晶体结构,有助于显气孔率的逐渐减少,从而改善了体积密度和常温耐压强度。
关键词:低水泥浇注料;减水剂;ζ-电位;流变性能;物理性能;热稳定性
ABSTRACT
Low cement castable has been widely used in metallurgy, petrochemical and other industries. For the study of the performance with low cement castable, it focused on adjusting the matrix to optimize the performance; the study is not comprehensive, systematic, that the performance of superplasticizer impact on the low cement castable. In this paper, the effects on fluidity and physical properties were studied systematically for low cement castable in the presence of different chemical admixtures. Through tested the ζ potential of matrix slurry, the porosity and pore size distribution, XRD and SEM for castable, the mechanism of chemical admixtures was studied for low cement castable performance. The main findings are as follows:
(1) The fluidity and setting time was tested in the presence of different water reducer. The results are shown that: 8 kinds of water reducer can cause the matrix slurry having good flowability, and has a suitable initial setting time. Reached an appropriate liquidity, the dosage of superplasticizer is low, hexametaphosphate SHP, and sodium tripolyphosphate STP are high, sulphamate superplasticizer FZ-1, and naphthalene sulfonate superplasticizer KS-20 are higher.(2) The mobility and water consumption was tested for castable mixture under water reducer. The results are shown that: Hexametaphosphate SHP, tripolyphosphate STP can reduce water consumption, improve liquidity for castable mixture, superplasticizer KS-JS70、KS-JS40、GLENIUM and LMS-P has the same effect, the KS-JS70 is better. The performance on fluidity are consistent for castable mixing and matrix slurry with these water reducer. The effect of reducing water consumption and improving the liquidity is poor for castable mixture with sulphamate FZ-1, naphthale