산업용 용광로와 가마의 극심한 열기 속에서도 특정 재료는 끊임없는 열 공격을 견뎌냅니다. 이것은 공상과학 소설이 아니라 고성능 내화 캐스터블의 현실입니다. 고품질 칼슘 알루미네이트 시멘트가 백본을 형성하는 동안 또 다른 중요한 구성 요소인 헥사메타인산나트륨(SHMP)이 뒤에서 작동합니다.
콘크리트 세계에서 혼화제는 전문적인 특성을 부여하기 위해 조심스럽게 배합의 균형을 맞추는 마스터 믹솔로지스트로서 중요한 역할을 합니다. 이들 중에서 고성능 감수제(또는 고성능감수제)는 작업성을 저하시키지 않으면서 수분 함량을 크게 줄이는 능력이 특히 주목할 만합니다. 이러한 유기 고분자 화합물은 나프탈렌 기반, 멜라민 기반, 리그노설포네이트 및 포도당, 자당 및 유기 하이드록시카르복실레이트와 같은 천연 화합물을 포함하여 다양한 형태로 제공됩니다.
감속기의 메커니즘은 우아하고 간단합니다. 음이온성 계면활성제로서 이들은 물에서 해리되어 시멘트 입자에 흡착되는 음전하 이온을 방출합니다. 이는 입자 사이에 정전기적 반발력을 생성하는 동시에 물의 표면 장력을 감소시키는 수화 껍질을 형성합니다. 결합된 효과는 시멘트 덩어리를 분해하여 갇힌 물을 방출하고 유동성에 영향을 주지 않고 상당한 물 감소를 가능하게 합니다.
작업성을 향상시키는 것 외에도 이러한 혼화제는 시멘트 입자에 보호막을 형성하여 콘크리트의 미세 구조를 향상시킵니다. 이는 수화 속도를 완화하고 더 나은 결정 성장을 촉진하며 수분 증발로 인한 모세관 다공성을 감소시켜 궁극적으로 더 단단하고 강한 시멘트 구조를 생성합니다.
폴리카르복실레이트 에테르(PCE)와 리그노술폰산염 고성능감수제는 일반 포틀랜드 시멘트에 잘 작동하는 반면, 칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC)를 결합제로 사용하는 내화 캐스터블에는 일반적으로 SHMP 또는 삼중인산나트륨(STP)과 같은 다른 용액이 필요합니다. CAC의 높은 초기 강도, 탁월한 내열성 및 내마모성은 내화물 응용 분야에 이상적입니다.
SHMP는 2~8%의 실리카를 함유한 CAC 기반 캐스터블용 고성능감수제로 특히 효과적인 것으로 입증되었습니다. 긴 사슬 구조는 주조에 적합한 흐름 특성을 보장하는 동시에 기계적 강도가 높고 조밀하고 다공성이 낮은 라이닝을 촉진합니다.
최근 연구를 통해 다양한 시스템에서 SHMP의 행동이 밝혀졌습니다. 연구 결과에 따르면 우수한 해교와 완전한 CAC 입자 수화 촉진을 통해 바인더 유동성을 향상시키는 능력이 입증되었습니다. 다른 연구에서는 CAC 수화를 제어하기 위해 인산염을 사용하여 장기적인 안정성을 손상시킬 수 있는 준안정 상 형성을 억제하는 방법을 연구했습니다.
그러나 SHMP와 순수 CAC의 상호작용에 대해서는 근본적인 질문이 남아 있습니다. 시멘트 입자에 대한 흡착을 좌우하는 요인은 무엇입니까? 정확히 어떻게 물 감소를 달성하나요? SHMP 복용량에 따라 수화 과정이 어떻게 달라지나요? 이러한 질문을 해결하려면 여러 매개변수를 검토해야 합니다.
- 입자 표면 전하를 평가하기 위한 제타 전위 측정
- SHMP 흡착 정량화
- 인 및 칼슘 이온 농도 추적
- 유변학적 특성 평가
다가 음이온인 SHMP의 표면 흡착 거동은 분산 효과를 결정합니다. 주요 영향 요인은 다음과 같습니다.
- 집중:포화점까지 SHMP 농도에 따라 흡착이 증가합니다.
- 표면 특성:시멘트 입자 전하, 거칠기 및 구성은 흡착에 영향을 미칩니다.
- pH:SHMP 해리 및 표면 전하 특성에 영향을 미칩니다.
- 온도:흡착 동역학 및 평형에 영향을 미칩니다.
SHMP는 양극 표면 부위에 대한 정전기적 인력과 금속 이온과의 잠재적 배위를 통해 결합합니다.
SHMP는 CAC 수화에 복잡한 효과를 발휘하여 특정 측면을 지연시키고 잠재적으로 촉진합니다.
- Ca와 가용성 복합체를 형성합니다.2+, 수화물 침전을 억제
- 수화물 형태를 수정하여 밀도가 높은 젤을 선호하도록 육각형 판 형성을 억제합니다.
- 흡착 효과를 통해 이온 확산 속도를 변경합니다.
SHMP는 다양한 메커니즘을 통해 작업성을 향상시킵니다.
- 증가된 정전기 반발력을 통해 입자를 분산시킵니다.
- 응집된 구조를 파괴하여 항복 응력을 감소시킵니다.
- 더 나은 배치 특성을 위해 요변성을 수정합니다.
SHMP는 내화성 캐스터블에 대한 가치가 입증되었지만 개선된 대안을 개발하고 응용 분야를 확장할 수 있는 기회가 있습니다. 잠재적인 연구 방법은 다음과 같습니다:
- 성능이 강화된 차세대 CAC 고유동화제 개발
- 다른 혼화제와의 SHMP 시너지 효과 조사
- SHMP 행동을 예측하기 위한 수학적 모델 생성
- 다른 시멘트질 시스템에서 SHMP 응용 분야 탐색
지속적인 연구를 통해 SHMP의 메커니즘이 더욱 밝혀지고 점점 더 까다로워지는 산업 응용 분야에 맞게 내화 재료를 최적화할 수 있게 될 것입니다.