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致密耐火澆注料抗爆裂性評價方法的研究(下)

編輯:耐火澆注料   時間:2019-12-09    瀏覽:   
(接上文)各澆注料爆裂后的碎裂程度順序為:AULC


圖2硅溶膠結合澆注料試樣的開裂部位

2.3內部轉折點溫度

圖3示出了水泥結合澆注料CC在不同試驗溫度下的中心溫度(T)-時間(t)曲線。如圖3所示,試樣CC5、CC6的試驗 溫度為600℃,兩試樣在爐溫600℃下均未爆裂,試樣CC5的轉變點溫度為240℃,試樣CC6有兩個明顯的轉變點,分 別為230、247℃,兩曲線的變化趨勢比較一致;試樣CC8、CC9的試驗溫度為700℃,在該溫度下兩試樣均未爆裂,試 樣CC8的轉變點溫度為241℃,試樣CC9的轉變點溫度為264℃;試樣CC4的試驗溫度為800℃,在該溫度下試樣炸裂為 碎塊,響聲劇烈,試樣炸裂時內部溫度為196℃。


圖3水泥結合澆注料在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線

圖4示出了超低水泥結合澆注料ULC在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線。試樣ULC5、ULC6的試驗溫度為50 0℃,在該溫度下兩試樣均未爆裂,試樣ULC5的轉變點溫度為241℃,試樣ULC6的轉變點溫度為233℃;試樣ULC3、 ULC4的試驗溫度為600℃,兩試樣均爆裂,試樣ULC3在內部溫度153℃時第一次爆裂,試樣ULC4在試驗進行約330s 時爆裂,且試樣ULC4爆裂時響聲較試樣ULC3的更大一些,碎裂更嚴重。
 

 
圖4超低水泥結合澆注料在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線
 
圖5示出了含金屬鋁粉的超低水泥結合澆注料AULC在不同溫度下的中心溫度-時間曲線。其中,試樣AULC1的試 驗溫度為500℃,未爆裂,轉變點溫度為189℃;試樣AULC2的試驗溫度為600℃,未爆裂,轉變點溫度為196℃;試樣A ULC3的試驗溫度為700℃,未爆裂,轉變點溫度為199℃;試樣AULC4的試驗溫度為800℃,未爆裂,轉變點溫度為18 3℃;試樣AULC5的試驗溫度為800℃,內部溫度151℃時爆裂,響聲劇烈。可以看出,同一種試樣,其抗爆裂試驗溫 度不同時,雖然試樣內部轉變點溫度每次都不完全相同,但其差別不大,只是試驗溫度越高,溫度轉變點出現的越早 (如圖5所示,隨著試驗溫度升高,轉變點溫度在時間軸上越來越靠左),轉變點越明顯。由此可以判定:同一種澆注料的 轉變點溫度高低與抗爆裂試驗溫度基本無關。

 
圖5含金屬鋁粉的超低水泥結合澆注料在不同溫度下的中心溫度-時間曲線

圖6示出了水合氧化鋁結合澆注料ABD在試驗溫度300、400℃下的中心溫度-時間曲線。其中,試樣ABD3的試 驗溫度為300℃,未爆裂,試驗時長約22min,在此時間段內未出現轉變點溫度;試樣ABD5的試驗溫度也為300℃,延 長了保溫時間至試樣內部溫度基本達到爐溫,試樣未爆裂,整個曲線上也未出現轉變點溫度;試樣ABD4的試驗溫度為 400℃,內部溫度182℃時爆裂,響聲劇烈,只爆裂一次,粉碎性炸裂。
 
圖6水合氧化鋁結合澆注料在試驗溫度300和400℃下的中心溫度-時間曲線

圖7示出了硅溶膠結合澆注料SSG在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線。其中,試樣SSG4的試驗溫度為40 0℃,試樣出現裂紋(如圖3所示),內部轉變點溫度為105℃;試樣SSG1、SSG2的試驗溫度為500℃,均局部炸裂,試 樣SSG1內部溫度約90℃時爆裂,一聲悶響,聲音特別小,轉變點溫度為100℃;試樣SSG2內部溫度約90℃時爆裂,響 聲較第一次大一些,轉變點溫度為104℃。由圖2可以看出,硅溶膠結合澆注料在養護和烘干期間就已經失去了絕大多 數的水,這可能與硅溶膠結合澆注料有較低的轉變點溫度有關。

 
圖7硅溶膠結合澆注料在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線
 
澆注料的抗爆裂溫度與轉變點溫度對比如表5所示。可以看出,對于不同結合體系的澆注料,其轉變點溫度的高 低并不能用來判定澆注料抗爆裂性的好壞。硅溶膠結合的澆注料其轉變點溫度最低,但其抗爆裂溫度也很低;而水泥結 合澆注料其轉變點溫度最高,但抗爆裂性并不差,這可能是受試樣強度等其他因素的影響。某些結合體系的澆注料無 轉變點溫度,如水合氧化鋁結合澆注料。

 
表5澆注料抗爆裂溫度與轉變點溫度

試樣CC和AULC的抗爆裂性最好,試樣CC的轉變點溫度雖然很高,但強度高,所以抗爆裂性好;試樣AULC的強度 雖低,但轉變點溫度低,所以抗爆裂性也好。ULC和AULC的轉變點溫度與抗爆裂溫度之間的關系符合國標ISO16334:2013(E)中的觀點:由于其強度幾乎相同,所以抗爆裂性受轉變點溫度的影響最大。這說明,澆注料的抗爆裂性受轉變 點溫度、澆注料強度等多種因素的共同影響。

表5中還可以看出,凡是有轉變點溫度的澆注料,其試樣若爆裂,都是在其內部溫度未達到轉變點溫度之前爆 裂,若試樣內部溫度達到轉變點溫度后試樣還未爆裂,則試樣一般就不會再發生爆裂了(除了出現裂紋的情況)。根據 黃育飛關于澆注料快速烘烤時內部蒸汽壓力的研究發現,澆注料的內部轉變點溫度和試樣內部蒸汽壓力最大時對應的 溫度較吻合,因此該溫度點為試樣爆裂的危險點。

3、結論

(1)國際標準ISO16334:2013(E)中關于用轉變點溫度高低來衡量抗爆裂性好壞不是對所有結合體系的澆注料都適 用。澆注料抗爆裂性的好壞受很多因素的影響,而轉變點溫度的高低只與試樣的脫水能力有關,而不能表征強度等因 素對試樣抗爆裂的影響。此外,水合氧化鋁結合剛玉質澆注料不存在轉變點溫度。因此,直接用澆注料的抗爆裂溫度 來衡量澆注料的抗爆裂性是比較合理的。

(2)凡是有轉變點溫度的澆注料,其試樣若爆裂,都是在其內部溫度未達到轉變點溫度之前爆裂,若試樣內部溫 度達到轉變點溫度后試樣還未爆裂,則試樣一般就不會再發生爆裂了(除了出現裂紋的情況)。因此,測試澆注料的轉 變點溫度也有一定的意義。

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