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原位碳納米管/鋁酸鈣水泥(CNTs/CAC)開發成功

2019-11-21 10:13:00

  本報訊 一種新型水泥結合劑——原位碳納米管/鋁酸鈣水泥(CNTs/CAC)開發成功。

  含碳澆注料在施工與應用過程中存在的主要問題為:石墨水潤濕性差、不易分散且易于氧化,導致澆注料抗渣侵蝕性與抗熱震性變差。為了改善所存在的問題,相關公司開發出了這種產品。

  CNTs/CAC水泥呈黑色粉末狀,燒失后具有與Secar71相近的相組成,其燒失后物相含量為:CA 57.46% ~ 61.96%、CA2 38.04%~42.54%;同時隨著催化劑含量的增加,水泥中碳含量逐漸提高(≥20%)且碳的結晶度增加。

  CNTs/CAC水泥中鋁酸鈣相生長完整,小顆粒團聚組成為40μm~60 μm的顆粒。碳存在于鋁酸鈣的晶粒之間,為納米線網狀結構。根據HRTEM(高分辨率透射電鏡)分析,該水泥生成竹節狀多壁碳納米管,管壁層數較多,長徑比較大;碳納米管管壁厚度約為10 nm,晶面條紋間距為0.342 nm,為碳的(002)晶面。

  對比研究證實,CNTs/CAC的水分散性明顯優于Secar71+20%炭黑機械混合試樣,且碳納米管與水泥結合較好。以CNTs/CAC為結合劑和碳源部分代替球形瀝青,并保持相同的碳含量,制備Al2O3-SiC-C質澆注料。CNTs/CAC與Secar71結合的澆注料經1100 ℃和1450 ℃ 3 h燒后的常溫抗折與耐壓強度均處于同一水平。CNTs/CAC結合澆注料中的碳材料的抗氧化性明顯優于Secar71水泥結合的試樣。

  CNTs/CAC水泥中碳的水潤濕性較好,與鋁酸鈣結合也更為緊密,這提高了碳材料的分散性;其結合的Al2O3-SiC-C耐火澆注料的抗氧化性突出,力學性能穩定,說明可作為一種成熟的含碳澆注料結合劑。 (張艷利)

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