מבוא למוצר יציקה חסינת חום נמוכה בצמנט

יציקות חסינות אש דל צמנט מושוות ליציקות חסינות אש מסורתיות מצמנט אלומינט. כמות תוספת הצמנט ליציקות חסינות אש מסורתיות מצמנט אלומינט היא בדרך כלל 12-20%, וכמות תוספת המים היא בדרך כלל 9-13%. בשל כמות המים הגבוהה שנוספה, לגוף היצוק יש נקבוביות רבות, הוא אינו צפוף ובעל חוזק נמוך; בשל כמות הצמנט הגדולה שנוספה, למרות שניתן להשיג חוזקים גבוהים יותר בטמפרטורה רגילה ונמוכה, החוזק יורד עקב הטרנספורמציה הגבישית של סידן אלומינט בטמפרטורות בינוניות. ברור ש-CaO המוכנס ליציקה מגיב עם SiO2 ו-Al2O3 ליציקה ויוצר חומרים בעלי נקודת התכה נמוכה, מה שגורם להידרדרות בתכונות החומר בטמפרטורה גבוהה.

כאשר משתמשים בטכנולוגיית אבקה דקה במיוחד, מוספים יעילים במיוחד ודירוג חלקיקים מדעי, תכולת הצמנט של היציקה מצטמצמת לפחות מ-8% ותכולת המים מצטמצמת ל-≤7%, וניתן להכין יציקה עקשנית מסדרה דלת צמנט ולהביא אותה ל... תכולת ה-CaO היא ≤2.5%, ומדדי הביצועים שלה בדרך כלל עולים על אלה של יציקות עקשניות מצמנט אלומינט. לסוג זה של יציקה עקשנית יש תיקסוטרופיה טובה, כלומר, לחומר המעורבב יש צורה מסוימת והוא מתחיל לזרום עם מעט כוח חיצוני. כאשר מסירים את הכוח החיצוני, הוא שומר על הצורה המתקבלת. לכן, הוא נקרא גם יציקה עקשנית טיקסוטרופית. יציקה עקשנית בעלת זרימה עצמית נקראת גם יציקה עקשנית טיקסוטרופית. שייך לקטגוריה זו. המשמעות המדויקת של יציקות עקשניות מסדרה דלת צמנט לא הוגדרה עד כה. האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM) מגדירה ומסווגת יציקות עקשניות על סמך תכולת ה-CaO שלהן.

צפוף וחוזק גבוה הם המאפיינים הבולטים של יציקות עקשנות מסדרת דל צמנט. זה טוב לשיפור חיי השירות והביצועים של המוצר, אך זה גם גורם לבעיות באפייה לפני השימוש, כלומר, יציקה עלולה להתרחש בקלות אם לא נזהרים במהלך האפייה. תופעת התפוצצות הגוף עשויה לדרוש יציקה חוזרת לפחות, או עלולה לסכן את הבטיחות האישית של העובדים הסובבים במקרים חמורים. לכן, מדינות שונות ערכו גם מחקרים שונים על אפיית יציקות עקשנות מסדרת דל צמנט. האמצעים הטכניים העיקריים הם: על ידי ניסוח עקומות תנור סבירות והכנסת חומרים מצוינים נגד פיצוץ וכו', הדבר יכול לגרום ליציקות עקשנות לסינון מים בצורה חלקה מבלי לגרום לתופעות לוואי אחרות.

טכנולוגיית אבקה דקה במיוחד היא הטכנולוגיה המרכזית עבור חומרי יציקה חסיני אש מסדרת חומרי צמנט דלים (כיום, רוב האבקות הדקות במיוחד המשמשות בקרמיקה ובחומרים חסיני אש הן למעשה בגודל שבין 0.1 ל-10 מ"מ, והן מתפקדות בעיקר כמאיצי פיזור ומחזקות מבנה). הראשונה גורמת לפיזור חלקיקי הצמנט ללא הפתתה, בעוד שהשנייה גורמת למיקרו-נקבוביות בגוף היציקה להתמלא במלואן ומשפרת את החוזק.

סוגי אבקות אולטרה-דקות הנפוצים כיום כוללים SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 וכו'. שטח הפנים הסגולי של אבקת מיקרו SiO2 הוא כ-20 מ"ר/גרם, וגודל החלקיקים שלה הוא כ-1/100 מגודל חלקיקי הצמנט, ולכן יש לה תכונות מילוי טובות. בנוסף, אבקת מיקרו SiO2, Al2O3, Cr2O3 וכו' יכולים גם הם ליצור חלקיקים קולואידיים במים. כאשר קיים חומר פיזור, נוצרת שכבה כפולה חשמלית חופפת על פני החלקיקים כדי לייצר דחייה אלקטרוסטטית, אשר מתגברת על כוח ואן דר ואלס בין החלקיקים ומפחיתה את אנרגיית הממשק. זה מונע ספיחה והפתתה בין החלקיקים; במקביל, חומר הפיזור נספג סביב החלקיקים כדי ליצור שכבת ממס, מה שמגביר גם את נוזליות החומר היציק. זהו גם אחד המנגנונים של אבקה אולטרה-דקה, כלומר, הוספת אבקה אולטרה-דקה וחומרי פיזור מתאימים יכולה להפחית את צריכת המים של חומרי יציקה עקשן ולשפר את הנוזליות.

התקשות והקשייה של יציקות חסינות אש בעלות תכולת צמנט נמוכה הן תוצאה של פעולה משולבת של קשירת הידרציה והקשירת קוהזיציה. ההידרציה וההקשייה של צמנט אלומינט סידן הן בעיקר הידרציה של הפאזות ההידראוליות CA ו-CA2 ותהליך גידול הגבישים של ההידרטים שלהם, כלומר, הם מגיבים עם מים ליצירת פתיתי CAH10, C2AH8 בצורת מחט ותוצרי הידרציה כגון גבישי C3AH6 קוביים וג'לים של Al2O3аq, ולאחר מכן יוצרים מבנה רשת התגבשות-עיבוי מחובר במהלך תהליכי הריפוי והחימום. האגלוגרציה וההקשרה נובעים מכך שהאבקה הדקה במיוחד של SiO2 הפעילה יוצרת חלקיקים קולואידיים כשהיא פוגשת מים, ופוגשת ביונים שמתנתקים באיטיות מהתוסף הנוסף (כלומר, חומר אלקטרוליט). מכיוון שמטעני פני השטח של השניים מנוגדים, כלומר, פני השטח של הקולואיד סופחים יוני נגד, מה שגורם לפוטנציאל פוחת ועיבוי מתרחש כאשר הספיחה מגיעה ל"נקודה האיזואלקטרית". במילים אחרות, כאשר הדחייה האלקטרוסטטית על פני החלקיקים הקולואידיים קטנה מהמשיכה שלהם, מתרחשת קשר קוהזיבי בעזרת כוח ואן דר ואלס. לאחר עיבוי החומר היציק העמיד המעורבב באבקת סיליקה, קבוצות ה-Si-OH הנוצרות על פני ה-SiO2 מיובשות ומיובשות לגישור, ויוצרות מבנה רשת סילוקסאן (Si-O-Si), ובכך מתקשות. במבנה רשת הסילוקסאן, הקשרים בין סיליקון לחמצן אינם פוחתים ככל שהטמפרטורה עולה, כך שגם החוזק ממשיך לעלות. יחד עם זאת, בטמפרטורות גבוהות, מבנה רשת ה-SiO2 יגיב עם ה-Al2O3 העטוף בו ליצירת מוליט, מה שיכול לשפר את החוזק בטמפרטורות בינוניות וגבוהות.