纯铝酸钙水泥对核壳结构莫来石轻质砖的性能影响

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1、CMYK材料研究与应用纯铝酸钙水泥对核壳结构莫来石轻质砖的性能影响庄俊生李兰星刘洋赵旭光贺图升（韶关学院土木工程学院）【摘要】本文以莫来石微粉、磷酸溶液为原料，经1200℃烧结制备了具有核壳结构莫来石轻质砖，并研究了纯铝酸钙水泥的不同掺量对莫来石轻质砖物理性能的影响。结果表明：所得各试样的永久线变化率均小于2%；随水泥掺量的增加，体积密度逐渐增大，抗折强度和耐压强度则呈先增大后减小的趋势。经过1200℃高温烧结后，水泥掺量为2%的试样常温物理性能最佳，耐压强度可达28.88MPa,抗折强度为1.87MPa。试样经急冷急热循

2、环20次后，质量损失率均小于0.2%；掺入水泥后，抗热震性能得到明显提高。【关键词】纯铝酸钙水泥；核壳结构；抗热震性1前言微粉和纯铝酸钙水泥的化学成分见表1。表1主要原材料的化学成分（wt%）莫来石(3Al2O3·2SiO2)属于铝硅酸盐矿物，在高温原材料Al2O3SiO2CaOMgOFe2O3R2O条件下具有优良的抗热震性和抗蠕变性，荷重软化温度莫来石微粉61.3734.220.370.141.010.93高，体积稳定性好，导热系数低。以莫来石作为原料制得纯铝酸钙水泥74.620.323.85-0.4-的耐火制品抗折耐压

3、,强度较高，在耐火工业中被广泛2.2样品制备[1]使用。现有的高温窑炉常使用导热系数较低的轻质多将莫来石微粉、磷酸溶液按一定比例混合制成浆孔砖，虽能够有效隔热保温，但因在高温阶段残余收缩料，充分搅拌后困料12h，浆料中磷酸溶液用量20%～较大，热稳定性差，大大降低了耐火炉衬的使用寿命。30%之间。称取一定质量的浆料，加入相应体积的聚苯乙纯铝酸钙水泥（CAC）以CaO·Al2O（CA）、3CaO·2Al2O3烯泡沫球混合均匀，使其充分浸浆，分别掺入一定比例（CA2）为主要矿相，常作为结合剂应用于耐火浇筑料的（0～3wt%）的

4、纯铝酸钙水泥，振动成型后在110℃恒温制备，所得试样初期强度大，耐火度高。在CAC中，CA、干燥箱中烘干12h，使其水分缓慢蒸发。然后将其置于CA2、C12A7和C4AF等水硬性的矿物能够与水发生水化反马弗炉内，在空气气氛中，以150℃/h升温速率升温至应，生成的C-S-H凝胶具有良好的粘结作用，与浇注料[2,3]1200℃，保温1h，随炉自然冷却至室温，制得具有核壳结合产生一定的机械强度。结构的莫来石轻质耐火砖。本文以莫来石微粉、磷酸溶液为原料，经过成型、干燥、烧制等工艺制备了具有核壳结构莫来石轻质砖，并2.3性能检测讨

5、论了水泥掺量对莫来石轻质砖永久线变化率、体积密根据GB/T3001-2007《耐火材料常温抗折强度试验度、常温抗折耐压等物理性能的影响。研究结果为评价方法》测定莫来石轻质砖的抗折强度。用WAW-600B微机耐火制品性能改善的因素提供重要的参考意义。控制电液伺服万能试验机测定烧后产物的耐压强度，取其平均值。根据GB/T5988-2007《耐火材料加热永久线2实验变化试验方法》测得其加热永久线变化。根据表观密度公式计算耐火制品的显气孔率和体积密度[4]。用2.1原材料D8-ADVANCE型X射线衍射仪测试物相组成，2θ角为聚苯

6、乙烯滤珠（孔径在2～5mm之间），磷酸溶液（有10°～80°，Cu靶。根据GB/T30873-2014《耐火材料抗效含量50%，质量分数），莫来石微粉（平均粒度D0.5=热震性试验方法》检测耐火砖的抗热震性[5]。10.152μm）以及纯铝酸钙水泥（山东淄博）。其中莫来石CMYK材料研究与应用3实验结果与讨论也越大。图3为经1200℃高温处理后莫来石轻质砖试样体3.1水泥掺量对显微结构的影响积密度、显气孔率随水泥掺量变化关系曲线。由图3可图1为不同纯铝酸钙水泥掺量的莫来石轻质砖X知，显气孔率均大于50%，体积密度均低于1.

7、5g/cm3，属射线衍射(XRD)谱。从图1可知，试样中的主要物相是莫多孔轻质耐火砖体。随水泥掺量的增加，体积密度逐渐来石相，同时还有部分刚玉相。原料经过1200℃高温处增大，这是因为体系出现液相的温度降低，在高温条件理后，试样中有少量石英相生成，说明有促进莫来石砖下烧结作用增强，使得结构逐渐变得密实。当水泥掺量体烧结的液相出现；随着纯铝酸钙水泥掺量的增加，石增大到3%时，水泥水化产物在高温条件下逐渐脱水分英相和刚玉相开始减少，莫来石相衍射峰的强度逐渐减解反应，密度增加变缓。弱。在高温条件下，SiO2和Al2O3与纯铝酸钙

8、水泥中的[6]CaO充分反应而被消耗，严重限制了莫来石相的形成。图3体积密度、显气孔率与水泥掺量关系曲线3.3力学性能分析图4示出水泥掺量对莫来石轻质砖常温抗折耐压强度的影响。如图所示，试样的常温耐压抗折强度随水图11200℃×1h热处理后莫来石轻质砖的XRD图谱泥掺量增加均呈现先增后减的趋势。当水泥掺