防爆纖維澆注料是高溫工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和設備大型化發(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)地研究了有機纖維、金屬鋁粉和偶氮二甲酰胺及其復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理和防爆作用。抗裂纖維在此基礎上優(yōu)化出新型復合防爆添加劑，研制的鐵溝高性能防爆澆注料在實際中大面積推廣應用，取得較好經(jīng)濟與社會效益。

通過大量實驗研究與分析，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，但當達到一定值后，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)，但已達到防爆所需的加入量，澆注料的強度仍能達到使用要求。防爆纖維熔點以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，與水反應生成氫氣。當氫氣達到一定壓力后，沖破澆注料實體的阻力，形成一系列微細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博士學位論文 依賴。施工和養(yǎng)護溫度、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，形成中間化合物，再與水反應形成碳酸鈣和大量氣體，使混合氣體達到一定壓力后，沖破澆注料實體的阻力，形成一系列微細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)護強度。

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，其臨界值為反應產(chǎn)生氣體壓力與澆注料阻力的平衡點；

9．復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度高，分散效果好的聚合物纖維。應用領(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、機場工程等等。
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