防火填料掺量对抗折强度的影响.docx

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1、测试块28d耐火曲线，选取其中一部分配方，测其完整耐火曲线；还测试相同配方不同厚度的试块的耐火曲线，具体试验配比见下表，表中数据为质量，单位g。其中试块厚度:薄块1.6cm,厚块约2.6cm。表1-1PM珍珠岩蛭石硅灰硅酸铝纤维1-11318%1-21330%1-31316%10%15%1-41316%10%15%1%1-5131127015%3%本次试验，将试块耐火曲线时间延长到IOOmin,从以上曲线图可以得出：1相同厚度试块的耐火曲线，在后期基本趋于平缓，试块背面温度增加很缓慢。二次煨烧试块与一次煨烧试块耐火曲线后期变化趋势相似。2.不同厚度试块对比可得，其耐火曲线阶段相同，但是各个阶段

2、的持续时间不同，厚试块第一、三阶段曲线斜率更小，第二阶段台阶更宽，而后续的第四阶段温度更低，与相同配比薄试块相比，最后的平台阶段温度相差较大。由此可得，厚度对板材的耐火极限影响非常大。另外整理了一下抗折强度的影响因素，具体内容如下：抗折强度试验分析分别分析防火填料、硅灰、纤维材料对板材的抗折强度的影响进行分析，首先以相同龄期(7d)的抗折强度进行对比分析，然后再分析不用材料抗折强度随龄期延长的变化规律。1、防火填料掺量对抗折强度的影响。将不同种类不同掺量的防火填料7d抗折强度数据结果绘制成曲线图，如下图4.3-1所432edK褪PZO示一单掺膨胀珍珠岩-单掺膨胀蛭石I1复掺膨胀珍珠岩、蛭石II

3、t,I,Ii12345不同防火填料的配合比编号图4.3-1防火填料用量对抗折强度的影响由于不同防火填料的用料不同，所以曲线横轴仅以配合比编号表示，单掺时随编号数字变大，质量百分比掺量变大，复掺时膨胀珍珠岩用量增大，膨胀蛭石用量减小。从图中曲线变化趋势可以看出，当材料仅用磷酸钾镁水泥和防火填料，填料单掺时，随着填料用量的增加，成型材料的抗折强度随之降低。原因是防火填料仅起填充作用，本身并不参与胶凝材料的反应，其用量越多，对胶凝材料磷酸钾镁水泥的分散作用越大，颗粒之间的粘接面越小，粘接强度越小，表现为抗折强度越小。从抗折强度整体来看，单掺膨胀蛭石比单掺膨胀珍珠岩的配比抗折强度更高。原因是膨胀蛭石本

4、身颗粒粒径比膨胀珍珠岩小，而强度比膨胀珍珠岩大，浆体成型后，密实度更大，蛭石骨架整体强度也比珍珠岩大，所以在体积用量相差不大的条件下，其整体抗折强度更大。采用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石复掺时，其总用量相差不大，抗折强度差异也不大，但还是有先增后降的微弱变化，出现这种变化情况有材料本身性质和颗粒级配两方面原因。同时变化膨胀珍珠岩和膨胀蛭石的掺量，1与2组相比，前者蛭石掺量更多，主要由蛭石做骨架，所以其强度更高，随着蛭石的减少，其抗折强度有所降低；3组即蛭石掺量15%,珍珠岩掺量12%强度相对而言最好，原因是珍珠岩掺量12%,膨胀蛭石掺量15%时，材料的颗粒级配更好，材料成型后内部结构更好，所以强度较好

5、；4组中珍珠岩掺量16%,蛭石掺量10%时，粗颗粒珍珠岩稍有过量，此时材料由珍珠岩做骨架，珍珠岩颗粒强度低导致材料成型后，总体强度略有下降。硅灰用量对材料抗折强度的影响1、将三种配比板材加入硅灰后的抗折强度结果绘制成图，从图线变化趋势上得出硅灰对材料的抗折强度影响规律，并进行原因分析，曲线图如下图4.3-2所示。0%5%10%15%20%硅灰掺量图4.3-2硅灰掺量对板材抗折强度的影响从图4.3-2中可以看出，随着硅灰掺量的增加，各种配比的材料抗折强度都随之增加，并且变化趋势相似，其中硅灰对单掺膨胀蛭石的配比的抗折强度改善作用更明显。硅灰掺量为5%时对抗折强度略有改善，当硅灰用量增加到10%时

6、，改善作用增强，用量15%时改善效果最好，而当硅灰用量达到20%时，材料强度有增加，但是趋势减缓。所以硅灰用量不宜太少，也不宜太多。硅灰颗粒非常细小，粒径范围仅为0.10.2m,外形为球形，主要成分是SiO2,加水后会有较好的润滑作用，可以改善浆体的工作性能。由于颗粒细小，可以很轻易的填充到基准配方浆体中的颗粒空隙之间，增加材料内部的密实程度，使材料结构更完善，从而达到增加强度的作用。当硅灰用量不足时，经拌合之后太分散，填充作用不明显，效果有限，所以随着硅灰用量增多，效果增强。如图所示，当硅灰用量为10%时，强度改善作用增强，达到15%时进一步增强。继续增加其用量达到20%时强度改善效果下降，

7、原因是硅灰用量过多会大大增加成浆用水量和拌合难度，同时过多的硅灰颗粒包裹氧化镁颗粒，也会影响磷酸钾镁水泥本身的反应，所以硅灰用量过多时无法达到最佳的改善效果。同种纤维对不同配比板材的抗折强度影响分别将PVA纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维不同掺量下板材抗折强度值绘制成图，如下图4.3-3、4.3-4、4.3-5所示。0%0.10%0.20%0.30%0.40%0.50%PVA纤维掺量图4.3-3PVA纤维用量对板材抗折强度的影响0%1.0%1.5%2.0%2.5%3.0%硅酸铝纤维掺量T-单掺膨张珍珠岩-单掺膨胀蛇石I1复掺膨胀珍珠岩、蛭石-单掺膨胀珍珠岩-单掺膨胀蛭石I1复掺膨胀珍珠岩、蛭石3.0

8、-/0%0.20%0.35%0.50%0.65%0.80%玻璃纤维掺量图43-5玻璃纤维用量对板材抗折强度的影响由以上三图可得，不同配比的板材抗折强度都随纤维掺量的增加而增强，但并不是纤维掺量越多，对抗折强度的增强效果越好。从图线的变化趋势可以看出，当纤维掺量过多时,其对抗折强度的增强作用减弱。实际试验过程中，当纤维掺量过多时，搅拌浆体的时候容易结团，分散性较差。成型之后的试块做抗折试验时，断裂面上可以看到纤维团，说明纤维过多、分散性不佳的情况下，对材料不仅起不到增强作用，反而会成为材料中的强度薄弱点,不利于材料整体强度的发展。由图4.3-3,即PVA纤维影响图，可以得出，当纤维用量不大于0.

9、3%时，各种配比板材的抗折强度与其掺量几乎是成正比增长，但是用量再增加，强度的增长率减缓。因此如果采用PVA纤维做增强材料，在无法很好解决分散性问题时，为避免出现纤维结团，也减少材料浪费，其用量不宜太多。由图4.3-4,即硅酸铝纤维影响图，其抗折强度随纤维用量的增加而增加，强度增长率逐渐下降，并且当用量超过20%时，强度增长率明显变缓。由图4.3-5即玻璃纤维影响图，其抗折强度随着纤维用量的增加而增加，抗折强度增长率虽然也在降低，但是变化缓慢。实际试验过程中发现，玻璃纤维的团聚现象比PVA纤维少很多，折断的试块中也没有发现有纤维团，但有部分纤维拨出，PVA纤维则没有拔出情况。从整体抗折强度而言

10、，纤维掺量相同的条件下，单掺膨胀珍珠岩配比的板材最低，单掺膨胀蛭石的配比最高，而复掺配比强度居中。说明防火填料的种类对板材的最终抗折强度影响很大，但是可以采用纤维材料进行增强。不同纤维对同种板材抗折强度的影响T-PvA纤维T-硅酸铝纤维-玻璃纤维I1w012345纤维掺量分组图4.3-6不同纤维对单掺膨胀珍珠岩板的抗折强度影响T-PVA纤维-硅酸铝纤维I1玻璃纤维IIIIII012345纤维掺量分组T-PvA纤维-硅酸铝纤维I1玻璃纤维3.2-I1I1I,I1I1012345纤维掺量分组图4.3-8不同纤维对复掺膨胀珍珠岩、蛭石板的抗折强度影响注：1.以上图中横坐标中的0指的是纤维掺量为零；2

11、.横坐标上的1、2、3、4、5、指的是纤维掺量分5组，用量依次增加。由以上三幅图，即图4.3-6、图4.3-7、图4.3-8可得，三种纤维对同种板材的抗折强度都有增强作用，其中对不同板材，纤维的增强的效果有差别。由图4.3-6可得PVA纤维对单掺膨胀珍珠岩板的增强效果最好，其次是硅酸铝纤维，而玻璃纤维最差；由图4.3-7可得硅酸铝纤维对单掺膨胀蛭石板的增强作用最好，PVA纤维次之，而玻璃纤维最差；由图4.3-8可得相比而言PVA纤维对膨胀珍珠岩和膨胀蛭石复掺板的增强效果最好，硅酸铝纤维次之，而玻璃纤维最差，但是三者差别不大。这种增强效果差异是由纤维本身性质不同造成的。对PVA纤维和玻璃纤维，从

12、纤维的外观上看，本课题采用相同长度的PVA纤维和玻璃纤维，二者都可以分散成单根纤维，并且单根纤维强度较高。PVA纤维比较柔软，而玻璃纤维更硬，实际试验过程中发现后者的分散性更好。从纤维本身性质而言，PVA纤维与水泥、塑料等的亲和性好，粘合强度比玻璃纤维高。这两种纤维加入板材中经搅拌分散开来错乱分布，板材成型之后，纤维与材料中的磷酸钾镁水泥粘结在一起形成网状结构将其他颗粒网罗在内部，当板材受荷载作用时，纤维就如同混凝土中的钢筋辅助受力，使板材抗折强度增加。纤维的这种辅助作用的大小受纤维本身的数量和其与水泥粘结力大小的影响。纤维用量越多，在材料内部分散越均匀，其与水泥粘结强度越大，辅助增强作用越大

13、。在分散情况良好、用量差别不大的条件下，PVA纤维与水泥粘结更好，所以PVA纤维的增强效果更好。当纤维过量，分散不佳时，很多纤维无法分散，与水泥接触面小，从而无法完全发挥其作用。所以纤维越多，强度增长率越小，但是总体强度仍有增加，原因是纤维基数大，与水泥粘结面积增多，所以总体强度还是增加的。硅酸铝纤维与PVA纤维和玻璃纤维相比其外观和作用方式有差别，硅酸铝纤维是棉絮状，单根纤维细弱，在使用的时候将其分成小团加入粉料中，加水搅拌均匀之后在水的作用下，这些小团纤维形成植物根系式的附着作用，每个纤维团自成一个三维网将板材中的颗粒材料聚集起来，增加材料的整体性，使强度增加。纤维用量过多时，纤维无法完全

14、分散，与材料中的细小颗粒就无法与纤维团更好融合，从而无法完全发挥纤维的作用，强度增效效果减弱。由于蛭石颗粒比膨胀珍珠岩小，能够更好的与纤维团融合，从而网状系统内部结构更完善，强度发展更好。养护龄期对抗折强度的影响选取单掺珍珠岩掺量18%、单掺膨胀蛭石掺量30%、复掺膨胀珍珠岩16%-膨胀蛭石10%的基准配比，硅灰掺量15%的配比，每种纤维组各选取一组掺量居中的配比将其7d、14d、28d抗折强度绘制成图，其中为便于对比，加入Od的抗折强度，Od抗折强度取OMPa,用以研究抗折强度随龄期的增长规律。结果如下图所示。单掺配比养护龄期/d图4.3-9-膨胀珍珠岩-膨胀珍珠岩-蛭石I1膨胀蛭看1.0-

15、W0.5-fOO-K1-1-1-r-07142128力口15%硅灰后养护龄期/d图4.3-10一珍珠岩-PYA纤维一珍珠岩-硅酸铝纤维一珍珠岩-玻璃纤维I一蛭石-PVA纤维一捱石-硅酸铝纤维T-蛭石-玻璃纤维史掺-PVA纤维一笈掺-硅酸铅纤维一复掺-玻璃纤维图4.3-11根据图4.3-9、4.3-10、4.3-11可以看出，所有配比的抗折强度都随着养护龄期增长，抗折强度增长速度逐渐减慢，前7d抗折强度增长最快，并且有图可得前7d抗折强度可达总强度的50%以上，14-28d抗折强度增长很少，曲线趋于平缓，由此可见，磷酸钾镁水泥板材的抗折强度主要在前28d发展。板材的这种强度发展是由其粘接材料磷酸钾镁水泥造成的,磷酸钾镁水泥是早强型水泥，强度发展主要集中在前期，后期强度增长很少，这一点对于板材脱模加工比较有利，可以缩短养护期，从而缩短生产周期。5050505