جرم‌های ریختنی نسوز کم سیمان با جرم‌های ریختنی نسوز سیمان آلومینات سنتی مقایسه می‌شوند. مقدار سیمان اضافه شده به جرم‌های ریختنی نسوز سیمان آلومینات سنتی معمولاً 12 تا 20 درصد و مقدار آب اضافه شده عموماً 9 تا 13 درصد است. به دلیل مقدار زیاد آب اضافه شده، بدنه ریخته‌گری شده منافذ زیادی دارد، متراکم نیست و استحکام کمی دارد. به دلیل مقدار زیاد سیمان اضافه شده، اگرچه می‌توان استحکام‌های دمای معمولی و پایین بالاتری به دست آورد، اما به دلیل تبدیل کریستالی آلومینات کلسیم در دماهای متوسط، استحکام کاهش می‌یابد. بدیهی است که CaO اضافه شده با SiO2 و Al2O3 در جرم ریختنی واکنش داده و برخی مواد با نقطه ذوب پایین تولید می‌کند که منجر به تخریب خواص دمای بالای ماده می‌شود.
وقتی از فناوری پودر فوق ریز، افزودنی‌های با راندمان بالا و دانه‌بندی علمی ذرات استفاده می‌شود، میزان سیمان موجود در جرم ریختنی به کمتر از ۸٪ و میزان آب به ≤۷٪ کاهش می‌یابد و می‌توان یک جرم ریختنی نسوز سری کم سیمان تهیه و به آن اضافه کرد. میزان CaO ≤۲.۵٪ است و شاخص‌های عملکرد آن عموماً از جرم‌های ریختنی نسوز سیمان آلومینات فراتر می‌رود. این نوع جرم ریختنی نسوز تیکسوتروپی خوبی دارد، یعنی ماده مخلوط شده شکل خاصی دارد و با کمی نیروی خارجی شروع به جریان یافتن می‌کند. هنگامی که نیروی خارجی حذف می‌شود، شکل به دست آمده را حفظ می‌کند. بنابراین، به آن جرم ریختنی نسوز تیکسوتروپیک نیز گفته می‌شود. جرم ریختنی نسوز خودجریان نیز جرم ریختنی نسوز تیکسوتروپیک نامیده می‌شود. به این دسته تعلق دارد. معنای دقیق جرم ریختنی نسوز سری کم سیمان تاکنون تعریف نشده است. انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) جرم‌های ریختنی نسوز را بر اساس میزان CaO آنها تعریف و طبقه‌بندی می‌کند.
چگالی و استحکام بالا از ویژگی‌های برجسته‌ی دیرگدازهای ریختنی سری کم‌سیمان هستند. این امر برای بهبود عمر مفید و عملکرد محصول مفید است، اما مشکلاتی را نیز برای پخت قبل از استفاده ایجاد می‌کند، به این معنی که اگر در حین پخت دقت نکنید، ریختن به راحتی می‌تواند رخ دهد. پدیده‌ی ترکیدن بدنه ممکن است حداقل نیاز به ریختن مجدد داشته باشد یا در موارد شدید، ایمنی شخصی کارگران اطراف را به خطر بیندازد. بنابراین، کشورهای مختلف نیز مطالعات مختلفی در مورد پخت دیرگدازهای ریختنی سری کم‌سیمان انجام داده‌اند. اقدامات فنی اصلی عبارتند از: با تدوین منحنی‌های کوره‌ای معقول و معرفی عوامل ضد انفجار عالی و غیره، این امر می‌تواند باعث شود که دیرگدازهای ریختنی به راحتی و بدون ایجاد عوارض جانبی دیگر، آب را از بین ببرند.
فناوری پودر فوق ریز، فناوری کلیدی برای جرم‌های ریختنی نسوز سری کم سیمان است (در حال حاضر، بیشتر پودرهای فوق ریز مورد استفاده در سرامیک‌ها و مواد نسوز در واقع بین 0.1 تا 10 میکرون هستند و عمدتاً به عنوان شتاب‌دهنده‌های پراکندگی و متراکم‌کننده‌های ساختاری عمل می‌کنند. اولی باعث می‌شود ذرات سیمان بدون لخته شدن به شدت پراکنده شوند، در حالی که دومی باعث می‌شود ریزمنافذ موجود در بدنه ریخته‌گری کاملاً پر شوند و استحکام بهبود یابد).
انواع پودرهای فوق ریز که در حال حاضر به طور معمول استفاده می‌شوند شامل SiO2، α-Al2O3، Cr2O3 و غیره هستند. مساحت سطح ویژه میکروپودر SiO2 حدود 20 متر مربع بر گرم است و اندازه ذرات آن حدود 1/100 اندازه ذرات سیمان است، بنابراین خواص پرکنندگی خوبی دارد. علاوه بر این، میکروپودر SiO2، Al2O3، Cr2O3 و غیره نیز می‌توانند ذرات کلوئیدی را در آب تشکیل دهند. هنگامی که یک پراکنده‌ساز وجود دارد، یک لایه دوگانه الکتریکی همپوشانی روی سطح ذرات تشکیل می‌شود تا دافعه الکترواستاتیکی ایجاد کند که بر نیروی واندروالسی بین ذرات غلبه کرده و انرژی فصل مشترک را کاهش می‌دهد. این امر از جذب و لخته شدن بین ذرات جلوگیری می‌کند. در عین حال، پراکنده‌ساز در اطراف ذرات جذب می‌شود تا یک لایه حلال تشکیل دهد که سیالیت جرم ریختنی را نیز افزایش می‌دهد. این همچنین یکی از مکانیسم‌های پودر فوق ریز است، یعنی افزودن پودر فوق ریز و پراکنده‌سازهای مناسب می‌تواند مصرف آب جرم‌های ریختنی دیرگداز را کاهش داده و سیالیت را بهبود بخشد.
گیرش و سخت شدن جرم‌های ریختنی دیرگداز کم سیمان نتیجه‌ی عمل ترکیبی پیوند هیدراتاسیون و پیوند پیوستگی است. هیدراتاسیون و سخت شدن سیمان آلومینات کلسیم عمدتاً شامل هیدراتاسیون فازهای هیدرولیکی CA و CA2 و فرآیند رشد کریستال هیدرات‌های آنها است، یعنی آنها با آب واکنش می‌دهند تا پوسته‌های شش ضلعی یا سوزنی شکل CAH10، C2AH8 تشکیل دهند و محصولات هیدراتاسیون مانند کریستال‌های مکعبی C3AH6 و ژل‌های Al2O3aq سپس یک ساختار شبکه‌ای متراکم-تبلور به هم پیوسته را در طول فرآیندهای پخت و گرمایش تشکیل می‌دهند. تجمع و پیوند به دلیل پودر فوق ریز فعال SiO2 است که هنگام برخورد با آب، ذرات کلوئیدی تشکیل می‌دهد و با یون‌هایی که به آرامی از افزودنی اضافه شده (یعنی ماده الکترولیت) جدا می‌شوند، برخورد می‌کند. از آنجا که بارهای سطحی این دو متضاد هستند، یعنی سطح کلوئید یون‌های مخالف را جذب کرده است، باعث می‌شود که پتانسیل کاهش یابد و هنگامی که جذب به "نقطه ایزوالکتریک" می‌رسد، چگالش رخ دهد. به عبارت دیگر، هنگامی که دافعه الکترواستاتیک روی سطح ذرات کلوئیدی کمتر از جاذبه آن باشد، پیوند منسجم با کمک نیروی واندروالسی رخ می‌دهد. پس از اینکه جرم ریختنی نسوز مخلوط با پودر سیلیس متراکم شد، گروه‌های Si-OH تشکیل شده روی سطح SiO2 خشک و دهیدراته می‌شوند تا پل بزنند و یک ساختار شبکه‌ای سیلوکسان (Si-O-Si) تشکیل دهند و در نتیجه سخت شوند. در ساختار شبکه‌ای سیلوکسان، پیوندهای بین سیلیکون و اکسیژن با افزایش دما کاهش نمی‌یابند، بنابراین استحکام نیز همچنان افزایش می‌یابد. در عین حال، در دماهای بالا، ساختار شبکه‌ای SiO2 با Al2O3 پیچیده شده در آن واکنش نشان می‌دهد و مولایت تشکیل می‌شود که می‌تواند استحکام را در دماهای متوسط و بالا بهبود بخشد.
زمان ارسال: ۲۸ فوریه ۲۰۲۴
