以硅溶胶为结合剂时,由于硅溶胶凝聚过程中没有水化-脱水过程,使浇注料在养护过程中具有较好的体积稳定性和强度;而且,硅溶胶中纳米颗料具有较高的活性,易在低温下(<100℃)烧结,有利于提高浇注料的中温强度。但是,硅溶胶是以凝聚方式产生的结合力,造成耐火浇注料的早期强度低,而且硅溶胶的流变性能较差,限制了硅溶胶在浇注料中的推广应用。因此,结合铝酸盐水泥和硅溶胶各自的优势,在铝酸盐水泥中添加少量硅溶胶,使胶汪料具有良好的施工性能和优异的早期强度,同时具有优异的中温强度。武汉科技大学的研究人员以刚玉浇注料为研究对象,以铝酸盐水泥为结合剂,在铝酸盐水泥中添加少量的硅溶胶,研究硅溶胶含量对浇注料物相和徽观结构演化的影响,分析硅溶胶含量与浇注料物理性能之间的关系。
试验采用跳桌法测试浇注料的流动值,测定试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度。
结果表明:1)铝酸盐水泥水化生成的ca² ,促进硅溶胶的凝聚反应,使浇注料的流动值下降。水泥水化作用和硅溶胶的凝聚作用使经110℃养护后浇注料的抗折强度提高82.7%
2)硅溶胶中纳米sio2的填充效应和低熔相的生成降低了浇注料的气孔率和烧结温度,提高颗粒的结合强度,使浇注的常温强度得到大幅度提高。当添加5%硅溶胶时,浇注料经1100和1600℃热处理后的抗折强度分别达到最大值23.0和46.7mpa ,比未添加硅溶胶的浇注料的强度提高1倍左右。载荷-位移曲线进一步说明硅溶胶有助于浇注料的强韧化。
3)添加硅溶胶后,浇注料中颗料结合强度提高,气孔尺寸减小,使裂纹扩展过程中尖端应力得到缓和与释放,使热震后浇注料的残余强度和残余强度保持率分别提高了4.97mpa和37.41%.