不定形耐火材料用微硅粉標(biāo)準(zhǔn)的說明
隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和煉鋁工業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了硅鐵和金屬硅行業(yè)的發(fā)展。硅鐵和金屬硅的發(fā)展，又會(huì)帶來更多更好的微硅粉來源。有機(jī)硅的發(fā)展，也強(qiáng)烈地推動(dòng)了化學(xué)級(jí)硅的冶煉。加之***環(huán)保部門對(duì)硅鐵和金屬硅行業(yè)煙氣排放的限制，越來越多的硅鐵廠家和金屬硅冶煉廠家會(huì)安裝能收集微硅粉的設(shè)備及微硅粉再處理裝備。這樣可用于不定形耐火材料的微硅粉就會(huì)越來越多、越來越好?！吨腥A人民共和國黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)----不定形耐火材料用微硅粉》YB/T115—1997(以下簡稱YB/T115--1997)在上世紀(jì)末對(duì)我國不定形耐火材料用二氧化硅微粉起到了一定的作用。但在執(zhí)行過程中，也遇到了一些問題。如標(biāo)準(zhǔn)中的某些項(xiàng)目沒有適用的檢驗(yàn)方法，實(shí)際無法執(zhí)行;標(biāo)準(zhǔn)中的某些檢驗(yàn)方法的適用范圍不對(duì)，實(shí)際也無法執(zhí)行;標(biāo)準(zhǔn)中的某些項(xiàng)目套用國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不完全適用中國實(shí)際。由于YB/T115---1997中的一些項(xiàng)目無法實(shí)施，市場上出現(xiàn)了一些魚目混珠的現(xiàn)象，如有些廠家隨意將微硅粉標(biāo)為特級(jí)、91級(jí)、92級(jí)等，有的廠家甚至將sio2≥90%的就標(biāo)定為94級(jí)，將sio2≥85%的就標(biāo)定為92級(jí)。有的廠家甚至采用雙重標(biāo)準(zhǔn)，同一級(jí)別的微硅粉有不同的規(guī)格值。雖然微硅粉以使用廠家應(yīng)用好為原則，但也必須有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn);否則沒有規(guī)矩就不成方圓。綜上所述，修訂YB/T115—1997標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。經(jīng)查閱，目前國際上沒有專用的耐火材料微硅粉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)收集到一些國外的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，見下表1.其標(biāo)準(zhǔn)是建筑混凝土用微硅粉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
微硅粉混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究
微硅粉也叫硅粉、硅灰或凝聚硅灰，是在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí)，形成的粉末狀二氧化硅(SiO2)，這種粉塵即為微硅粉。微硅粉的顆粒極其細(xì)微，其顆粒尺寸基本存1μm以下，平均為0.1～0.3μm，約為水泥的1／100，微硅粉是一種高效的活性摻合料,能夠顯著提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
微硅粉在混凝土中的作用機(jī)理可簡述為：普通混凝土內(nèi)部不密實(shí)，水泥呈碎石狀、有棱角。由于孔隙中水表面張力作用．顆粒間不完全接觸；加入減水劑后，消除水的表面張力作用，顆粒接觸，孔隙率減少；加入微硅粉后，由于微硅粉顆粒小，且為球形，微硅粉顆粒可填充其間，并與Ca(OH)2反應(yīng)，生成新物質(zhì)．堵塞孔道．大孔隙減少，生成的C—S—H晶體強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，同時(shí)，由于微硅粉混凝土泌水少，改善了過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，因而提高了混凝土強(qiáng)度。
靜態(tài)抗壓試驗(yàn)分別是在60噸電液伺服***壓力試驗(yàn)機(jī)和100噸液壓***試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。試件尺寸為100mm×100mm×100mm的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試件．試驗(yàn)步驟如下：
1)將試件放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，調(diào)整下壓板處于水平狀態(tài)．并使試件的中心與試驗(yàn)機(jī)的中心對(duì)準(zhǔn)。然后緩慢調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的上壓板，使其下降直至其表面和試件將要接觸為止。
2)采用連續(xù)均勻地加荷，取每秒鐘1.0MPa。當(dāng)試件接近破壞開始急劇變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至破壞。然后記錄破壞荷載。
3)數(shù)據(jù)的處理：三個(gè)試件測試值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值(精確至0.1MPa)；三個(gè)測試值中的***或是***小值中如有一個(gè)與中間值差距超過中間值的15％時(shí)，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值；如***值和***小值與中間值的差均超過中間值的15％，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無效。
微硅粉需水量比及活性指數(shù)的測試方法
1適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了磨細(xì)礦渣、微硅粉、粉煤灰、磨細(xì)天然石等及其復(fù)合的礦物外加劑膠砂需水量比及活性指數(shù)的測試方法。
2試驗(yàn)用儀器采用GB/T17671水泥膠砂溫度檢驗(yàn)方法（ISO法）中所規(guī)定的方式用儀器。
3試驗(yàn)用材料3.1水泥采用GB8076——1997附錄C中規(guī)定的基準(zhǔn)水泥。在因故得不到基準(zhǔn)水泥時(shí)，允許采用GA含量6%～8%，總堿量（Na2O%+0.658K2O%）不大于1%的熟料和二水石膏、礦渣共同磨制的強(qiáng)度等級(jí)大于（含）42.5的普通硅酸鹽水泥,但仲裁仍需用基準(zhǔn)水泥。3.2砂符合GB/T17671規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)砂。3.3水采用自來水或蒸餾水。3.4礦物外加劑受檢的礦外加劑。
4試驗(yàn)條件及方法
4.1試驗(yàn)條件試驗(yàn)室應(yīng)符合GB/T176711999中4.1的規(guī)定。試驗(yàn)用各種材料和用具應(yīng)預(yù)先放在試驗(yàn)室內(nèi)，使其達(dá)到試驗(yàn)室相同的溫度。
4.2試驗(yàn)方法
4.21膠砂配比見表1。
表1膠砂配比材料基準(zhǔn)膠砂受檢膠砂備注磨細(xì)礦漬磨細(xì)粉煤灰磨細(xì)天然沸石微硅粉水泥450±2225±1315±1405±1405±1表C1所示為一次攪拌礦物外加劑---225±1135±145±145±1ISO砂1350±51350±51350±11350±51350±5水225±1使受檢膠砂流動(dòng)度達(dá)基準(zhǔn)膠砂流動(dòng)度值±5mm
4.2.2攪拌把水加入攪拌鍋里，再加入預(yù)先混勻的水泥和礦物外加劑，把鍋放置在固定架上，上升至固定位置。然后按GB/T17671—1999中6.3進(jìn)行攪拌，開動(dòng)機(jī)器后，低速攪拌30S后，在第二個(gè)30S開始的同時(shí)均勻地將砂子加入，當(dāng)各級(jí)砂是分裝時(shí)，從***粗粒級(jí)開始，依次將所需的每級(jí)砂量加完。把機(jī)器轉(zhuǎn)至高速再拌30S。停拌90S，在***個(gè)15S內(nèi)用一個(gè)膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中間。在高速下繼續(xù)攪拌60S。各個(gè)攪拌階段，時(shí)間誤差應(yīng)在±1S以內(nèi)。水泥膠砂流動(dòng)度測定參照GB/T2410進(jìn)行。微硅粉標(biāo)準(zhǔn)用于解釋不定形耐火材料。
伴隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和煉鋁工業(yè)的發(fā)展，硅鐵和金屬硅產(chǎn)業(yè)得到了推動(dòng)。硅鐵和金屬硅的發(fā)展會(huì)帶來更多更好的微硅粉來源。有機(jī)硅的發(fā)展也強(qiáng)烈促進(jìn)了化學(xué)級(jí)硅的冶煉。此外，隨著***環(huán)保部門對(duì)硅鐵和金屬硅行業(yè)煙氣排放的限制，越來越多的硅鐵制造商和金屬硅冶煉制造商將安裝能夠收集微硅粉的設(shè)備和微硅粉再處理設(shè)備。因此，可用于不定形耐火材料的微硅粉越來越多，越來越好。YB/T115-1997(以下簡稱YB/T115-1997)在上世紀(jì)末對(duì)我國不定形耐火材料用二氧化硅微粉起到了一定的作用。但是在執(zhí)行過程中，也遇到了一些問題。如果標(biāo)準(zhǔn)中的一些項(xiàng)目沒有適用的檢驗(yàn)方法，實(shí)際上是無法實(shí)施的；標(biāo)準(zhǔn)中的一些檢驗(yàn)方法適用范圍錯(cuò)誤，實(shí)際上無法實(shí)施；標(biāo)準(zhǔn)中的一些項(xiàng)目應(yīng)用國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不完全適用于中國實(shí)際。由于YB/T115-1997中的一些項(xiàng)目無法實(shí)施，市場上出現(xiàn)了一些混珠現(xiàn)象。比如有的廠家隨意將微硅粉標(biāo)定為特級(jí)、91級(jí)、92級(jí)，有的廠家甚至將sio2≥90%標(biāo)定為94級(jí)，sio2≥85%標(biāo)定為92級(jí)。有些廠家甚至采用雙重標(biāo)準(zhǔn)，同級(jí)別的微硅粉規(guī)格值不同。盡管微硅粉以廠家應(yīng)用好為原則，但也必須有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；否則沒有規(guī)則就不成方圓?？傊?，修訂YB/T115-1997標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。目前國際上還沒有專門的耐火材料微硅粉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在收集一些國外的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如下表1所示。其標(biāo)準(zhǔn)是建筑混凝土用微硅粉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
微硅粉混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究
微硅粉又稱硅粉、硅灰或凝聚硅灰，是在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí)形成的粉狀二氧化硅(SiO2)，即微硅粉。微硅粉的顆粒極其微小，顆粒尺寸基本小于1μm，平均為0.1~0.3μm，約為水泥的1/100。微硅粉是一種高效的活性外加劑，能顯著提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
混凝土中微硅粉的作用機(jī)理可簡述為：普通混凝土內(nèi)部不密實(shí)，水泥呈碎石狀，有棱角。由于孔隙中水的表面張力，顆粒之間不完全接觸；加入減水劑后，消除水的表面張力，顆粒接觸，降低孔隙率；加入微硅粉后，由于微硅粉顆粒小，球形，微硅粉顆粒可以填充其中，并與Ca(OH)2反應(yīng)，產(chǎn)生新物質(zhì)，堵塞孔道，減少大孔隙，產(chǎn)生的C-S-H晶體強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。同時(shí)，由于微硅粉混凝土泌水量少，過渡區(qū)結(jié)構(gòu)得到改善，混凝土強(qiáng)度得到提高。
靜態(tài)抗壓試驗(yàn)分別在60噸電液伺服***壓力試驗(yàn)機(jī)和100噸液壓***試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試件尺寸為100毫米×100毫米×100毫米的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試件。測試步驟如下:
1)將試件放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，調(diào)整下壓板處于水平狀態(tài)，使試件的中心與試驗(yàn)機(jī)的中心對(duì)齊。然后慢慢調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的上壓板，使其其表面與試件接觸。
2)連續(xù)均勻加載，每秒1.0MPa。當(dāng)試件接近破壞并開始急劇變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)油門，直至損壞。然后記錄破壞荷載。
3)數(shù)據(jù)處理:三個(gè)試件測試值的算術(shù)平均值作為試件的強(qiáng)度值(精確到0.1MPa)；如果三個(gè)測試值中的***或***小值中的一個(gè)與中間值的差距超過中間值的15%，則以中間值作為試件的抗壓強(qiáng)度值；如果***值和***小值與中間值的差距超過中間值的15%，試件的測試結(jié)果將無效。
測試微硅粉需水量比和活性指數(shù)的方法。
1適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了磨細(xì)礦渣、微硅粉、粉煤灰、磨細(xì)天然石等復(fù)合礦物外加劑膠砂的需水量比和活性指數(shù)的測試方法。
2.測試儀器采用GB/T17671水泥砂溫度測試方法(ISO法)中規(guī)定的方法。
3.1料3.1水泥采用GB8076-1997附錄C中規(guī)定的基準(zhǔn)水泥。因故無法獲得基準(zhǔn)水泥時(shí)，允許使用GA含量為6%~8%、總堿量(Na2O%+0.658K2O%)不超過1%的熟料、二水石膏、礦渣共同研磨強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，但仲裁仍需使用基準(zhǔn)水泥。3.2砂符合GB/T17671標(biāo)準(zhǔn)砂。3.3自來水或蒸餾水用于水。3.4礦物外加劑加劑的礦物外加劑。
四是測試條件和方法。
4.1試驗(yàn)條件試驗(yàn)室應(yīng)符合GB/T17671999中4.1的要求。各種材料和用具應(yīng)提前放入試驗(yàn)室，使其達(dá)到與試驗(yàn)室相同的溫度。
4.2測試方法。
4.21膠砂配比見表1。
表1膠砂配比材料基準(zhǔn)膠砂檢驗(yàn)?zāi)z砂備注磨細(xì)礦漬磨細(xì)粉煤灰磨細(xì)天然沸石微硅粉水泥450±225±1315±1405±1405±1表C1所示為一次攪拌礦物外加劑-225±1135±145±145±1ISO砂1350±51350±51350±11350±51350±50±5水225±1使被檢驗(yàn)?zāi)z砂流動(dòng)度達(dá)到基準(zhǔn)膠砂流動(dòng)度值±5mm。
4.2.2攪拌將水加入攪拌鍋然后加入預(yù)先混合均勻的水泥和礦物外加劑，將鍋放在固定架上，上升到固定位置。然后按GB/T17671-1999中6.3攪拌。啟動(dòng)機(jī)器后，低速攪拌30S，在第二個(gè)30S開始時(shí)均勻加入砂。當(dāng)各級(jí)砂分裝時(shí)，從***粗粒級(jí)開始，依次加入所需的每級(jí)砂。將機(jī)器轉(zhuǎn)到高速，攪拌30S。停拌90S，在***個(gè)15S內(nèi)用膠皮刮刀將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中間。繼續(xù)高速攪拌60S。在各攪拌階段，時(shí)間誤差應(yīng)在±1S以內(nèi)。水泥砂流量測定參照GB/T2410進(jìn)行。