防爆纖維澆注料是高溫工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備大型化發(fā)展趨勢帶動的一種新型耐火澆注料。通過物理性能測試、爆裂溫度測試系統(tǒng)地研究了有機(jī)纖維、金屬鋁粉和偶氮二甲酰胺及其復(fù)合添加對剛玉系耐火澆注料物理性能和防爆性能的影響。借助于SEM 顯微結(jié)構(gòu)分析、壓汞法孔徑分布分析、碳化法氣體滲透分析和壓差法透氣度測試，研究了單一與復(fù)合防爆添加劑對剛玉澆注料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響，探討了它們在澆注料中的造孔機(jī)理和防爆作用。抗裂纖維在此基礎(chǔ)上優(yōu)化出新型復(fù)合防爆添加劑，研制的鐵溝高性能防爆澆注料在實(shí)際中大面積推廣應(yīng)用，取得較好經(jīng)濟(jì)與社會效益。

通過大量實(shí)驗(yàn)研究與分析，得到了如下結(jié)論：

1．纖維防爆劑是通過在澆注體內(nèi)相互連接造成網(wǎng)狀，在熱處理后實(shí)現(xiàn)貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道，以較小阻力遷移而不破壞澆注體的實(shí)體結(jié)構(gòu)，從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高。纖維造孔特性是適合幾何滲透模型的空間分布，自形消失造孔。在小的加入量下澆注體中通孔提高幅度有限，但當(dāng)達(dá)到一定值后，則是對澆注料滲透性會大幅增加，再提高加入量，滲透性增加幅度又很小了；

2．防爆纖維對耐火澆注料的物理性能有影響，隨加入量的增加，物理性能下降，在較小的加入量范圍內(nèi)，但已達(dá)到防爆所需的加入量，澆注料的強(qiáng)度仍能達(dá)到使用要求。防爆纖維熔點(diǎn)以80℃左右、長度 8mm左右，加入量 0.15%左右，既可以保證穩(wěn)定的防爆效果，也不大幅度降低澆注料的強(qiáng)度等物理性能；

3．金屬鋁粉防爆劑是通過澆注體內(nèi)的堿性離子的催化作用，與水反應(yīng)生成氫氣。當(dāng)氫氣達(dá)到一定壓力后，沖破澆注料實(shí)體的阻力，形成一系列微細(xì)氣體通道后排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移，從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高；

4．金屬鋁粉的發(fā)氣過程對外界條件十分敏感，對鋁粉本身的性能也有很大的西安建筑科技大學(xué)博士學(xué)位論文 依賴。施工和養(yǎng)護(hù)溫度、澆注料的酸堿性、鋁粉粒度、加入量等參數(shù)決定著發(fā)氣時間、發(fā)氣速率和總發(fā)氣量的變化，同時也決定著對澆注體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與破壞。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，方便有效的催化劑是水泥，在沒有其它催化劑的情況下，不加入水泥，鋁粉就不會發(fā)氣；當(dāng)有水泥存在時，其加入量對金屬鋁的發(fā)氣過程影響不大。金屬鋁粉在澆注體中的臨界量為0.06wt%左右，超過此值，防爆效果不會提高；

5．偶氮二甲酰胺防爆劑是在澆注體中與水泥分解的氫氧化鈣反應(yīng)，形成中間化合物，再與水反應(yīng)形成碳酸鈣和大量氣體，使混合氣體達(dá)到一定壓力后，沖破澆注料實(shí)體的阻力，形成一系列微細(xì)氣體通道后排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道，使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移，而不破壞澆注體的實(shí)體結(jié)構(gòu)，從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高。在只加水泥的情況下，它是以吸收氫氧化鈣等分解水泥水化物的方式實(shí)現(xiàn)發(fā)氣造孔防爆作用的，因而會明顯地降低澆注料的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。

6．偶氮二甲酰胺的加入對防爆效果有益，但同時對澆注料性能有害，隨著加入量的增加，防爆效果越來越好，澆注料性能越來越差。因此其加入量以能夠滿足防爆要求為限，即使在0.14-0.16wt%之間，已經(jīng)有很好的防爆效果；

7．金屬鋁粉和偶氮對澆注料滲透性的提高是一個擴(kuò)散性分布造孔模型，即在澆注體的邊界上，所造氣孔多，在中心區(qū)域，造出的氣孔少，且隨加量的增多，造孔區(qū)域越向中心逼近；

8．不同類型的防爆劑，其透氣度的變化有不同的規(guī)律：防爆纖維在一定的長度、一定的加入量范圍內(nèi)，透氣度數(shù)值隨其長度的增大、加入量的提高而線性增加；而金屬鋁粉、偶氮則是在一個臨界加入量以后的一定范圍內(nèi)，透氣度值基本恒定。對于防爆纖維而言，其臨界值為幾何滲透的相變閥值，而對鋁粉和偶氮而言，其臨界值為反應(yīng)產(chǎn)生氣體壓力與澆注料阻力的平衡點(diǎn)；

9．復(fù)合防爆劑中單一防爆劑的加入量均可降低到一個低的范圍內(nèi)，可以避免由于其加入量太大造成的對澆注料性能的降低。優(yōu)化的復(fù)合防爆劑組成為防爆纖維0.10wt%、金屬鋁粉0.03wt%和偶氮二甲酰胺0.15wt%。

防爆纖維是一種抗裂強(qiáng)度高，分散效果好的聚合物纖維。應(yīng)用領(lǐng)域有：橋梁工程、道路工程、水利港口工程、建筑工程、隧道地鐵工程、機(jī)場工程等等。
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