热处理温度对纯铝酸钙水泥结合浇注料强度的影响

纯铝酸钙水泥结合浇注料高温性能良好，作为快速修补料在热风炉某些600-900℃温度区域维修后使用强度达不到预期，主要是受中低温度条件下铝酸钙水化产物脱水和物相转变的影响。
为了研究热处理结温度对纯铝酸钙水泥结合浇注料的强度影响，特进行了以下试验。
以高铝矾土熟料（Al2O3≥80%）为原料，添加活性氧化铝微粉和硅微粉，采用纯铝酸钙水泥做结合剂制备浇注料试样，纯铝酸钙水泥量为5%，试样分别经过110℃x24h、300℃x3h、500℃x3h、700℃x3h、900℃x3h、1100℃x3h、1300℃x3h热处理。不同热处理温度下试样的常温耐压强度见图1.

图1 各热处理温度下浇注料的常温耐压强度

由图1可知，浇注料在700℃x3h热处理后常温耐压强度最低，比110℃x3h热处理后常温耐压强度降低33%。原因分析如下：

图2.纯铝酸钙水化产物

纯铝酸钙水泥水化时产生的水化产物随浇注料的养护、烘烤、使用温度不同而异。在21℃以下养护时水化产物主要是CAH10，在21～35℃之间主要是C2AH8和铝胶（AH3），在35℃以上时主要是C3AH6和铝胶（AH3）,见图2. 纯铝酸钙水泥在常温下的水化产物CAH10和C2AH8都属于介稳产物，它们在温度超过35℃的情况下会转变成稳定的C3AH6。    

图3.纯铝酸钙水泥水化产物加热过程相变

铝酸钙水泥的水化产物在加热过程中会发生变化，见图3，试样加热到300℃以上时，水化产物C3AH6会脱水分解成CaO和C12A7，而铝胶会脱水形成无定形Al2O3。加热到600℃以上时，部分无定形Al2O3会与CaO反应生成CA。加热到940℃以上时，余下部分Al2O3与C12A7反应生成CA或CA2。在600℃～900℃之间，由于铝酸钙水化产物在脱水和分解过程中水合键被破坏，水蒸气排出，留下空隙，同时由低密度水化物生成高密度水化物，气孔增大，因此经中温处理后的纯铝酸钙水泥结合的浇注料强度明显下降。由于组分中配比的活性氧化铝和硅微粉，浇注料试样在900℃左右形成陶瓷结合，提高了试样强度。

因此，纯铝酸钙水泥加入量在5%时，浇注料在600℃～900℃条件下使用，强度会明显降低，建议采用低水泥或无水泥浇注料。