CN115043626B - 一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，它以胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维为主要原料制备得到。本发明通过对钢渣进行改性，分别制备改性钢渣基矿物掺合料和改性钢渣集料，以普通硅酸盐水泥为主结合剂、改性钢渣基矿物掺合料为辅助结合剂，以石英砂、改性钢渣集料和耐磨骨料集料为骨料，再结合最紧密堆积理论和活性粒径双重优化理论，所得硅酸盐基无机耐磨涂抹料可有效兼顾较低的体密度、良好的力学强度、耐磨性能、抗热震性能、抗碱腐蚀性能以及良好施工性能等；且涉及的制备方法较简单，可显著降低低温耐磨衬里涂料的制备成本，并减轻设备负重，具有重要的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料及其制备方法。
背景技术
在国内水泥生产线的Loesche矿渣立磨、Polysius矿渣立磨、FLSmith熟料立磨、Loesche生料立磨、旋风筒、选粉机、大型阀门等一般选用低温耐磨衬里涂料进行耐磨防护，其最高使用温度一般为400℃。如选粉机中气流温度大约在50-100℃；旋风筒出口废气的温度一般都控制在350℃以下，通常在100-200℃。
目前，耐磨涂抹料按其材质主要分为刚玉质涂抹料、铝硅质涂抹料、硅质涂抹料、镁质涂抹料等几大类，其中，所用的结合剂通常选择铝酸盐水泥、磷酸盐、聚磷酸盐、偏磷酸盐、硫酸镁、氯化镁、硫酸钠、硅酸钠等材料；然而硅酸盐水泥因不耐热，因此极少用于制备耐磨涂抹料；所用的耐磨骨料主要包括高铝矾土骨料、棕刚玉、红柱石、焦宝石等材料；采用的助剂主要包括氧化铝微粉、碳化硅等材料，导致其制备成本较高。此外，采用铝酸盐水泥作为结合剂时，通常会导致耐磨涂抹料粘结性和塑性差等问题，且体积密度高，造成较大的设备负重；采用硅酸钠作为结合剂的涂抹料使用温度低；采用磷酸、磷酸盐等作为结合剂的涂抹料必须经困料方法，否则容易发生膨胀开裂，使用方法复杂。
钢渣是冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8～15％，2012年全世界排钢渣量约1.8亿吨。中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。钢渣具有强度高、表面粗糙、耐磨等特点，但钢渣内所含的游离氧化钙和氧化镁遇水后易膨胀，导致其存在安定性不良的问题，大大限制了其资源化利用率。
公告号为CN104692745的中国发明专利公开了一种高强高耐磨水泥基材料及其制备方法，其以现有水泥基耐磨材料耐磨性不高和强度低为改进点，通过向现有水泥基耐磨材料中加入高耐磨材料(磨细钢渣、耐磨粉料、耐磨骨料)并结合最紧密堆积理论对材料体系进行设计，再配以高效减水剂和水制备成浆体浇筑成型得到，其配制的水泥基耐磨材料耐磨性具有较高的强度和耐磨性，但其直接将钢渣经过细磨作为高耐磨料的磨细钢渣，因其存在的游离氧化钙和氧化镁容易导致水泥基材料安定性不良，使得水泥基材料在后期存在开裂的风险，而电力、冶金、水泥、石油化工、矿山等领域耐磨材料所处的环境更为复杂，导致其开裂风险更大，抗热震性能差，大大影响其使用寿命。而且该专利所得的水泥基耐磨材料是通过浇注方式注入至结构中，其实质上是一种浇注料，在实际配制过程中，涂抹料工作性能要求比浇注料严格，涂抹料要求不能流挂，易于涂抹，其配制难度高于浇注料。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，以普通硅酸盐水泥和改性钢渣为主要原料，所得硅酸盐基无机耐磨涂抹料可有效兼顾较低的体密度、良好的耐磨性能、抗热震性能、抗碱腐蚀性能以及良好施工性能等，且涉及的制备方法较简单，可显著降低低温耐磨衬里涂料的制备成本，并减轻设备负重，具有重要的经济和环境效益。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，配制所述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料的各原料之间的质量比为：胶凝材料:防流挂剂:减水剂:水:骨料:防爆纤维＝1:(0-0.0003):(0.002-0.004):(0.20-0.22):(1.5-1.7):(0-0.08)；其中，按质量百分比计，所述胶凝材料包括：普通硅酸盐水泥50-70％，改性钢渣基矿物掺合料30-50％；骨料由石英砂、改性钢渣集料和耐磨骨料按1:(0.5-1):(2-3)的质量比复合而成。
上述方案中，所述改性钢渣基矿物掺合料通过将钢渣加入酸液中进行陈化改性得预处理钢渣，再与硅灰和水混合进行蒸压凝胶化改性和粉磨处理得500-800目的凝胶化钢渣微粉，最后与超细矿粉和粉煤灰微珠进行复配得到；具体制备步骤包括如下：
1)向磨细至100-200目的钢渣中加入稀硫酸中，陈化反应，过滤，洗涤，干燥，得预处理钢渣；
2)将预处理钢渣、硅灰和水按比例混合后，置于蒸汽压力为1.1-1.3MPa、蒸汽温度为180-190℃的条件下，蒸压反应一段时间，烘干、粉磨，得到500-800目的凝胶化钢渣微粉；虽然钢渣硬度比较大，极难磨细，本发明先将钢渣粗磨后，采用稀硫酸处理，钢渣受到稀硫酸腐蚀裂解，极大地提高了其易磨性，而且在粉磨过程中硬度较大的钢渣充当微研磨介质的作用，可对硅灰进行良好分散，有效避免粉磨过程中硅灰糊球，因此，本发明采用常规的球磨技术即可磨制500-800目的目标微粉；
3)将凝胶化钢渣微粉、超细矿粉、微珠按比例混合均匀，即得所述改性钢渣基矿物掺合料。
本发明将钢渣预处理后，将其与特定比例的硅灰和水混合，并在特定条件下压蒸处理，硅灰中的无定型SiO2可促进钢渣中主要矿物成分C3S和C2S向水化硅酸钙凝胶转化，并有利于降低生成的水化硅酸钙凝胶的钙硅比，提高其结晶致密度，当将其用于制备耐磨涂抹料时，可避免其对耐磨涂抹料的热稳定性产生不利影响，并有利于提高所得耐磨涂抹料的力学性能和耐磨性。
上述方案中，所述钢渣与稀硫酸的体积比为1:(1-2)；稀硫酸的浓度为10-20wt％。
上述方案中，所述预处理钢渣、硅灰和水的质量比为1:(0.2-0.3):(0.20-0.22)；凝胶化钢渣微粉、超细矿粉、微珠的质量比为(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.2-0.3)。
本发明将钢渣凝胶化后，其直接用于配制涂抹料时，因纳米级凝胶的生成以及硅灰的加入，会大大提高浆体稠度，导致浆体不易涂抹，为此，本发明加入微珠以有效解决该问题，但在本发明中，微珠加入量过少则改善效果不明显，加入量过大，则浆体比较松散，在实际应用时，与基础构件之间的粘结性差，进而容易加快其在冲磨介质冲蚀作用下的脱落速率，为此，本发明适当加入超细矿粉，可改善因微珠的大量加入导致的浆体比较松散的问题，另外，上述原料与水泥之间相互配合，可保证本发明体系中的结合剂具有较高的强度。
上述方案中，所述陈化反应时间为10-12h。
上述方案中，所述蒸压反应反应时间为6-8h。
上述方案中，所述粉磨为球磨，球磨时间为30-75min。
上述方案中，所述超细矿粉的粒径≥325目；粉煤灰微珠的比表面积≥1200m2/kg。
上述方案中，所述改性钢渣集料的制备步骤包括：将20-40目钢渣置于蒸汽压力为1.9-2.1MPa，蒸汽温度为210-220℃的条件下，陈化反应4.5-5.5h后，干燥，得到20-40目改性钢渣集料；本发明通过对20-40目钢渣进行蒸压处理，使钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁以氢氧化镁和氢氧化钙的形式存在，避免钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁随水泥水化发生反应，导致体积增大，进而引起试件开裂等问题，有效解决了钢渣的体积安定性问题。
上述方案中，所述胶凝材料中各组分及其所占质量百分比包括：普通硅酸盐水泥50-70％，改性钢渣基矿物掺合料30-50％。
上述方案中，所述普通硅酸盐水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥或P·O52.5普通硅酸盐水泥等。
上述方案中，所述石英砂的粒径为40-70目；所述改性钢渣集料的粒径为20-40目；所述耐磨骨料的粒径为30-50目。本发明以30-50目耐磨骨料和20-40目改性钢渣集料作为耐磨集料，可有效提高所得的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料的耐磨性能，同时，耐磨骨料和改性钢渣集料表面的棱角结构可有效增强其与胶结料之间的粘结力，从而有效提高其抗热震性能；进一步引入40-70目石英砂，一方面可有效解决耐磨骨料和改性钢渣集料造成的涂抹料粘聚性差、易抹性差的问题，另一方面可缓解耐磨骨料加入后涂抹料状态损失快，导致其可操作时间短的等问题。
上述方案中，所述耐磨骨料可选用棕刚玉、高铝矾土骨料、红柱石、焦宝石中的一种或几种。
上述方案中，所述防爆纤维包括聚丙烯纤维和钢纤维；其中，聚丙烯纤维与钢纤维的质量比为1:(9-10)；本发明以聚丙烯纤维和钢纤维作为复合防爆纤维，其可在防止硅酸盐基无机耐磨涂抹料开裂的同时，提高硅酸盐基无机耐磨涂抹料与结合面的粘结性能，从而有利于进一步提高其在高温下的抗热震性能。
上述方案中，所述聚丙烯纤维的长度为11-13mm，直径为0.012-0.016mm；所述钢纤维的直径为0.18-0.22mm，长度为13-15mm；长径比为60-70。
上述方案中，所述防流挂剂包括可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚；其中可再分散乳胶粉与羟丙基甲基纤维素醚的质量比为(1-1.5):1；本发明将再分散乳胶粉与羟丙基甲基纤维素醚进行复配并进一步调控其复配比例，所得复合防流挂剂可使所得的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有更好的保水性能、粘结性能，其结合本发明减水剂可使本发明的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有更好的涂抹性能。
上述方案中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率≥25％。
根据上述方案制备的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，具有较高的早期强度，其1d抗折强度可达10.0MPa以上，抗压强度可达90MPa以上，28d抗折强度可达18MPa以上，抗压强度可达130MPa以上，经过110℃热处理24h后的抗折强度几乎无损失，其抗折强度损失率可低至1.8％，抗压强度可提高2％以上，200℃热处理24h后的抗折强度损失率可低至11.2％，抗压强度可提高5％以上，400℃热处理3h后的抗折强度损失率可低至22.3％，抗压强度无明显降低甚至略有提高，其400℃内的热处理常温磨损量均小于5cm3，加热永久线变化均小于-0.3％，且热处理过程中试件无开裂现象。
上述一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料的制备方法，包括如下步骤：将胶凝材料、防流挂剂、骨料搅拌混合均匀后，加入减水剂和水，继续搅拌直至出现浆体后，加入防爆纤维，继续搅拌1-2min，使物料混合均匀，即得所述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料。
本发明的原理为：
本发明先将钢渣磨细至100-200目，再加入稀硫酸，可大大提高稀硫酸与钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的反应效率，其具体涉及的化学反应式为：CaO+H2SO4→CaSO4(微溶物)+H2O，MgO+H2SO4→MgSO4+H2O，然后采用过滤、洗涤等方式除去游离氧化镁，而游离氧化钙以CaSO4的形式存在与钢渣中，有效解决钢渣的体积安定性问题；然后将预处理后的钢渣与硅灰和水混合并进行蒸压处理，使钢渣凝胶化，而凝胶化钢渣经细磨处理，钢渣内的C-S-H凝胶作为水泥水化的晶种，可显著提高基体早期强度，并改善孔结构，而且钢渣内未凝胶化的C2S和C3S以及硅灰配合矿粉和微珠可参与水泥后期水化，进一步改善孔结构，保证所得的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有较高的后期强度，两者相互作用，保证所得的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有优异的力学性能、耐磨性能以及抗碱侵蚀能力。
本发明以普通硅酸盐水泥为主结合剂、改性钢渣基矿物掺合料为辅助结合剂，以石英砂、改性钢渣集料和耐磨骨料为骨料，结合最紧密堆积理论和活性粒径双重优化理论，设计各原料组成，所得硅酸盐基无机耐磨涂抹料硬化基体本身具有致密的结构，可表现出较高的强度、韧性、耐磨性能、抗热震性能以及抗碱侵蚀能力，而且其加入减水剂和水后，基体浆体本身既具有良好的粘度，易于涂抹，在此基础上，本发明根据骨料种类加入防流挂剂并配合减水剂进一步调节浆体稠度、粘度，使整个体系可适用于不同的骨料，保证在不同骨料下具有良好的涂抹性能；同时，引入的聚丙烯纤维和钢纤维作为防爆纤维，可进一步提高所得的硅酸盐基无机耐磨涂抹料的抗裂性能以及抗热震性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明以普通硅酸盐水泥为主结合剂、改性钢渣基矿物掺合料为辅助结合剂，以钢渣、石英砂、耐磨骨料作为复合骨料，并结合最紧密堆积理论和活性粒度双重优化理论，合理设计各原料用量，而且根据骨料种类的不同，采用防流挂剂配合减水剂，并根据性能要求加入聚丙烯纤维和钢纤维，使得本发明配制的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有较高的强度、韧性、耐磨性能以及抗碱侵蚀能力的同时，具有良好的涂抹性能、抗裂性能以及抗热震性能。
2)本发明所得的硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有较低的体密度，其体密度在2200-2550kg/m3，远远低于现有硅铝质耐磨涂抹料(＞2800kg/m3)，有效降低了设备负重，而且本发明操作简单，只需将原料混合后，加水搅拌，即可用于涂抹施工。
3)本发明创采用普通硅酸盐水泥为结合剂，并结合改性后的钢渣作为掺合料和骨料，相比于现有的耐磨涂抹料，其制备成本大大降低，将本发明的硅酸盐基无机耐磨涂抹料涂抹于本公司干法水泥生产线旋风筒出口，其使用寿命可达1年以上。
附图说明
图1为实施例1所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料在400℃下热处理3h后的形貌图；
图2为对比例3所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料在200℃下热处理24h后的形貌图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。
以下实施例中，采用的钢渣来自于武钢；
采用的普通硅酸盐水泥为P·O52.5普通硅酸盐水泥；
聚丙烯纤维的平均长度为11mm，平均直径为0.012mm；钢纤维的平均直径为0.19mm，平均长度为13mm，平均长径比为68；
采用的减水剂为粉状聚羧酸减水剂，其减水率为25％；
采用的超细矿粉的粒径为325目；
微珠为粉煤灰超细微珠，比表面积≥1200m2/kg。
实施例1
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0003:0.002:0.22:1.5:0.08；其中，按质量百分数计，胶凝材料由50wt％普通硅酸盐水泥和50wt％改性钢渣基矿物掺合料组成；骨料由40-70目石英砂、20-40目改性钢渣集料、30-50目棕刚玉按1:0.5:3的质量比复合而成；防爆纤维由聚丙烯纤维和钢纤维按1:9的质量比复合而成；防流挂剂由可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚按1:1的质量比复合而成；
其中，改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)按1:1的体积比向磨细至100-200目的钢渣中加入浓度为10wt％的稀硫酸中，陈化反应12h后，过滤，洗涤，于105-110℃的烘箱中干燥后，球磨3-5min，对物料进行分散，得预处理钢渣；
2)将所得预处理钢渣、硅灰和水按1:0.2:0.20的质量比混合均匀，置于蒸汽压力为1.1MPa、蒸汽温度为180℃的条件下，反应8h后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，球磨30min，得到500目左右的凝胶化钢渣微粉；
3)将凝胶化钢渣微粉、超细矿粉、微珠按0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
采用的20-40目改性钢渣集料的制备步骤如下：将20-40目钢渣置于蒸汽压力为2.0MPa，蒸汽温度为215℃的条件下，陈化反应5h后，自然干燥，得到20-40目改性钢渣集料。
上述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料的制备步骤如下：按上述原料配比，将称取的胶凝材料、防流挂剂、骨料搅拌混合均匀后，加入减水剂和水，继续搅拌直至出现浆体后，加入防爆纤维，继续搅拌1-2min，即得所述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料。
实施例2
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0001:0.004:0.20:1.7:0.08。
实施例3
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0002:0.003:0.22:1.5:0.08；其中，按质量百分数计，胶凝材料由70wt％普通硅酸盐水泥和30wt％改性钢渣基矿物掺合料组成。
实施例4
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0003:0.002:0.21:1.5:0.08；骨料由40-70目石英砂、20-40目改性钢渣集料、30-50目棕刚玉按1:1:2的质量比复合而成。
实施例5
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0002:0.003:0.22:1.5:0.08；
其中，胶凝材料中改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)按1:2的体积比向磨细至100-200目的钢渣中加入浓度为20％稀硫酸中，陈化反应12h后，过滤，洗涤，于105-110℃的烘箱中干燥后，球磨3-5min，对物料进行分散，得到预处理钢渣；
2)将所得预处理钢渣、硅灰和水按照1:0.3:0.22的质量比混合均匀后，置于蒸汽压力为1.1MPa、蒸汽温度为180℃的条件下，反应8h后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，粉磨30min，得到500目左右的凝胶化钢渣微粉；
3)将凝胶化钢渣微粉、矿粉、微珠按照0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
实施例6
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料、防爆纤维的质量比为1:0.0002:0.004:0.22:1.5:0.08；
其中，改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)按1:2的体积比向磨细至100-200目的钢渣中加入浓度为10％的稀硫酸中，陈化反应12h后，过滤，洗涤，于105-110℃的烘箱中干燥后，球磨3-5min，对物料进行分散，得到预处理钢渣；
2)将所得预处理钢渣、硅灰和水按照1:0.3:0.22的质量比混合均匀后，置于蒸汽压力为1.1MPa、蒸汽温度为180℃的条件下，反应8h后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，粉磨75min，得到800目左右的凝胶化钢渣微粉；
3)将凝胶化钢渣微粉、矿粉、微珠按照0.1:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
实施例7
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，胶凝材料、防流挂剂、减水剂、水、骨料的质量比为1:0.0003:0.002:0.22:1.5。
实施例8
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，各组分及其之间的质量比为：胶凝材料:减水剂:水:骨料:防爆纤维＝1:0.003:0.20:1.7:0.08；
其中，骨料由40-70目石英砂、20-40目改性钢渣集料、30-50目高铝矾土骨料按1:1:2的质量比复合而成。
实施例9
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，各组分及其之间的质量比为：胶凝材料:减水剂:水:骨料＝1:0.003:0.20:1.7；其中，骨料由40-70目石英砂、20-40目改性钢渣集料、30-50目高铝矾土骨料按1:1:2的质量比复合而成。
对比例1
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)将磨细至100-200目的钢渣、硅灰和水按照1:0.2:0.20的质量比混合均匀后，置于蒸汽压力为1.1MPa、蒸汽温度为180℃的条件下，反应8h后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，球磨30min，得到325目左右的凝胶化钢渣微粉；
2)将所得凝胶化钢渣微粉、矿粉、微珠按0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
对比例2
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：
改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)将磨细至100-200目的钢渣、硅灰和水按照1:0.2:0.20的质量比混合均匀后，置于蒸汽压力为1.1MPa、蒸汽温度为180℃的条件下，反应8h后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，粉磨30min，得到325目左右的凝胶化钢渣微粉；
2)将凝胶化钢渣微粉、矿粉、微珠按照0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
所用骨料由40-70目石英砂、20-40目未改性钢渣、30-50目棕刚玉按1:0.5:3的质量比复合而成。
对比例3
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：
改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)将磨细至100-200目的钢渣、硅灰和水按照1:0.2:0.20的质量比混合均匀后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，粉磨30min，得到325目的钢渣基微粉；
2)将钢渣基微粉、矿粉、微珠按照0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
对比例4
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：
改性钢渣基矿物掺合料的制备步骤如下：
1)将磨细至100-200目的钢渣、硅灰和水按照1:0.2:0.20的质量比混合均匀后，于105-110℃的烘箱中烘干，然后，粉磨30min，得到325目左右的钢渣基微粉；
2)将钢渣基微粉、矿粉、微珠按照0.2:0.1:0.2的质量比混合均匀，得到改性钢渣基矿物掺合料。
所用骨料由40-70目石英砂、20-40目未改性钢渣、30-50目棕刚玉按1:0.5:3的质量比复合而成。
对比例5
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：所用骨料由20-40目未改性钢渣、30-50目棕刚玉按0.5:3的质量比复合而成。
对比例6
一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于：所用骨料由20-40目改性钢渣集料、30-50目高铝矾土骨料按1:2的质量比复合而成。
将实施例1～9所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料涂抹在施工体的侧壁和顶部，其具有良好易抹性，可操作时间在30-60min，涂抹后，涂抹料不坠落；对比例1-4所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料黏聚性稍差，其可操作时间在60min左右，涂抹与构件顶部时，涂抹料存在坠落现象；对比例5所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料黏聚性差，浆料比较松散，涂抹与构件侧壁和顶部上时，涂抹料均存在坠落现象，其可操作时间在60min左右；对比例6所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料可操作时间较短，在15min左右，浆料很快干硬。
参照YB/T4501-2016《耐磨耐火材料》对本发明实施例1-8、对比例1-4所得的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料以及对比例5所得的高强高耐磨水泥基材料进行性能测试，测试结果如表1和表2所示，其中，110℃×24h是拆模后的试件在20±2℃，湿度95％RH以上的养护室标养28d后在110℃下热处理24h得到，200℃×24h是标养28d的试件在110℃下热处理24h后，在200℃下热处理24h后得到，400℃×3h是标养28d的试件在110℃下热处理24h后，在400℃下热处理3h后得到。试件抗热震性能采用水急冷法进行测试，试验温度为200℃。
表1实施例1～8和对比例1～4所得无机耐磨涂抹料的力学性能测试结果
表2实施例1～8和对比例1～4所得无机耐磨涂抹料的密度和耐久性测试结果
注：表1、表2中“——”示已导致开裂等问题，无法继续测试。
由表1和表2可以看出：本发明实施例1-8所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料具有较低的体积密度，且具有较高的早期强度，其1d抗折强度可达10.0MPa以上，抗压强度可达90MPa以上，28d抗折强度可达18MPa以上，抗压强度可达130MPa以上，经过110℃热处理24h后的抗折强度几乎无损失，其抗折强度损失率可低至1.8％，抗压强度可提高2％以上，200℃热处理24h后的抗折强度损失率可低至11.2％，抗压强度可提高5％以上，400℃热处理3h后的抗折强度损失率可低至22.3％，抗压强度无明显降低甚至略有提高，其400℃内的热处理常温磨损量均小于5cm3，加热永久线变化均小于-0.3％，各性能指标均显著优于对比例。
图1为本发明实施例1所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料在400℃下热处理3h的图片，图2为本发明对比例3所得普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料在200℃下热处理24h的图片。由图1和图2可知，本发明制备的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料在400℃无开裂现象，而对比例3中钢渣不经处理直接用于制备普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，试件表面在200℃下即出现微裂纹。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，各原料及其之间的质量比为：胶凝材料:防流挂剂:减水剂:水:骨料:防爆纤维=1:(0-0.0003):(0.002-0.004):(0.20-0.22):(1.5-1.7):(0-0.08)；其中，胶凝材料中各组分及其所占质量百分比包括：普通硅酸盐水泥50-70%，改性钢渣基矿物掺合料 30-50%；骨料由石英砂、改性钢渣集料和耐磨骨料按1:(0.5-1):(2-3)的质量比复合而成；
所述改性钢渣基矿物掺合料通过将钢渣加入稀硫酸中进行陈化改性得预处理钢渣，再与硅灰和水混合进行蒸压凝胶化改性和粉磨处理得凝胶化钢渣微粉，最后与超细矿粉和微珠进行复配得到；
预处理钢渣、硅灰和水的质量比为1:(0.2-0.3):(0.20-0.22)；凝胶化钢渣微粉、超细矿粉、微珠的质量比为(0.1-0.2):(0.1-0.2):(0.2-0.3)；
改性钢渣集料的制备步骤包括：将20-40目钢渣置于蒸汽压力为1.9-2.1MPa，蒸汽温度为210-220℃的条件下，陈化反应4.5-5.5h后，干燥得到；
所述石英砂的粒径为40-70目；改性钢渣集料的粒径为20-40目；耐磨骨料的粒径为30-50目。
2.根据权利要求1所述的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，所述钢渣与稀硫酸的体积比为1:(1~2)。
3.根据权利要求1所述的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，所述陈化改性时间为10-12h；蒸压凝胶化改性步骤采用的蒸汽压力为1.1-1.3MPa，蒸汽温度为180-190℃，时间为6-8h。
4.根据权利要求1所述的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，所述耐磨骨料为棕刚玉、高铝矾土骨料、红柱石、焦宝石中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，所述防爆纤维包括聚丙烯纤维和钢纤维；其中，聚丙烯纤维与钢纤维的质量比为1:(9-10)。
6.根据权利要求1所述的普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料，其特征在于，所述防流挂剂包括可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚；其中可再分散乳胶粉与羟丙基甲基纤维素醚的质量比为(1-1.5):1。
7.权利要求1~6任一项所述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料的制备方法，其特征在于，将按配比称取的胶凝材料、防流挂剂、骨料搅拌混合均匀后，加入减水剂和水，继续搅拌得浆体后，加入防爆纤维，继续搅拌均匀，即得所述普通硅酸盐基无机耐磨涂抹料。
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