Mažo cemento kiekio ugniai atsparūs liejiniai lyginami su tradiciniais aliuminatinio cemento ugniai atspariais liejiniais. Tradicinių aliuminatinio cemento ugniai atsparių liejinių cemento priedo kiekis paprastai yra 12–20 %, o vandens priedo kiekis – 9–13 %. Dėl didelio pridėto vandens kiekio liejinys turi daug porų, nėra tankus ir pasižymi mažu stiprumu; dėl didelio pridėto cemento kiekio, nors galima gauti didesnį įprastos ir žemos temperatūros stiprumą, stiprumas mažėja dėl kalcio aliuminato kristalizacijos vidutinėje temperatūroje. Akivaizdu, kad įvestas CaO reaguoja su SiO2 ir Al2O3 liejinyje, sudarydamas žemos lydymosi temperatūros medžiagas, dėl kurių pablogėja medžiagos savybės aukštoje temperatūroje.
Naudojant itin smulkių miltelių technologiją, didelio efektyvumo priedus ir mokslinę dalelių gradaciją, liejinio cemento kiekis sumažinamas iki mažiau nei 8 %, o vandens kiekis – iki ≤ 7 %, todėl galima paruošti ir įpilti mažo cemento serijos ugniai atsparų liejinį. CaO kiekis yra ≤ 2,5 %, o jo eksploataciniai rodikliai paprastai viršija aliuminatinio cemento ugniai atsparių liejinių rodiklius. Šio tipo ugniai atsparūs liejiniai pasižymi gera tiksotropija, t. y. sumaišyta medžiaga įgauna tam tikrą formą ir pradeda tekėti veikiant nedidelei išorinei jėgai. Pašalinus išorinę jėgą, ji išlaiko gautą formą. Todėl jis dar vadinamas tiksotropiniu ugniai atspariu liejiniu. Savaime tekantis ugniai atsparus liejinys dar vadinamas tiksotropiniu ugniai atspariu liejiniu. Priklauso šiai kategorijai. Tiksli mažo cemento serijos ugniai atsparių liejinių reikšmė iki šiol nebuvo apibrėžta. Amerikos bandymų ir medžiagų draugija (ASTM) apibrėžia ir klasifikuoja ugniai atsparius liejinius pagal jų CaO kiekį.
Tankus ir didelis stiprumas yra išskirtinės mažai cemento turinčių ugniai atsparių liejinių savybės. Tai pagerina gaminio tarnavimo laiką ir eksploatacines savybes, tačiau taip pat sukelia problemų kepant prieš naudojimą, t. y., jei kepimo metu nesielgiama atsargiai, gali lengvai įvykti liejinio išpylimas. Dėl sprogimo reiškinio gali tekti bent jau išpilti iš naujo arba sunkiais atvejais gali kilti pavojus aplinkinių darbuotojų saugumui. Todėl įvairios šalys taip pat atliko įvairius mažai cemento turinčių ugniai atsparių liejinių kepimo tyrimus. Pagrindinės techninės priemonės yra šios: suformuluojant pagrįstas krosnies kreives ir įvedant puikias apsaugos nuo sprogimo priemones ir pan., ugniai atsparius liejinius galima sklandžiai pašalinti vandenį, nesukeliant kitų šalutinių poveikių.
Itin smulkių miltelių technologija yra pagrindinė mažai cemento turinčių ugniai atsparių liejinių technologija (šiuo metu dauguma itin smulkių miltelių, naudojamų keramikoje ir ugniai atspariose medžiagose, yra nuo 0,1 iki 10 μm dydžio ir daugiausia veikia kaip dispersijos greitintuvai ir struktūriniai tankintuvai). Pirmoji technologija leidžia cemento dalelėms būti labai disperguotoms be flokuliacijos, o antroji technologija visiškai užpildo liejimo korpuso mikroporas ir pagerina stiprumą).
Šiuo metu dažniausiai naudojami itin smulkūs milteliai yra SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 ir kt. SiO2 mikromiltelių savitasis paviršiaus plotas yra apie 20 m2/g, o dalelių dydis – apie 1/100 cemento dalelių dydžio, todėl jie pasižymi geromis užpildymo savybėmis. Be to, SiO2, Al2O3, Cr2O3 mikromilteliai ir kt. taip pat gali sudaryti koloidines daleles vandenyje. Kai yra dispergento, dalelių paviršiuje susidaro persidengiantis elektrinis dvigubas sluoksnis, sukuriantis elektrostatinę stūmą, kuri įveikia van der Valso jėgą tarp dalelių ir sumažina sąsajos energiją. Tai neleidžia dalelėms adsorbuotis ir flokuliuotis; tuo pačiu metu dispergentas adsorbuojasi aplink daleles ir sudaro tirpiklio sluoksnį, kuris taip pat padidina liejamo mišinio takumą. Tai taip pat yra vienas iš itin smulkių miltelių mechanizmų, t. y., pridėjus itin smulkių miltelių ir tinkamų dispergentų, galima sumažinti ugniai atsparių liejinių vandens sunaudojimą ir pagerinti takumą.
Mažo cemento kiekio ugniai atsparių liejinių kietėjimas ir stingimas yra bendro hidratacijos ir kohezijos poveikio rezultatas. Kalcio aliuminatinio cemento hidratacija ir kietėjimas daugiausia vyksta dėl hidraulinių fazių CA ir CA2 hidratacijos ir jų hidratų kristalizacijos proceso, t. y. jos reaguoja su vandeniu ir sudaro šešiakampius dribsnių arba adatos formos CAH10, C2AH8, o hidratacijos produktai, tokie kaip kubiniai C3AH6 kristalai ir Al2O3аq geliai, kietėjimo ir kaitinimo procesų metu sudaro tarpusavyje susijungusią kondensacijos-kristalizacijos tinklo struktūrą. Aglomeracija ir jungtis atsiranda dėl to, kad aktyvūs itin smulkūs SiO2 milteliai, susidūrę su vandeniu, sudaro koloidines daleles ir jonus, lėtai atsiskiriančius nuo pridėto priedo (t. y. elektrolito medžiagos). Kadangi abiejų paviršiaus krūviai yra priešingi, t. y. koloido paviršiuje yra adsorbuoti priešjonai, dėl kurių £2 potencialas sumažėja ir kondensacija vyksta, kai adsorbcija pasiekia „izoelektrinį tašką“. Kitaip tariant, kai elektrostatinė stūma koloidinių dalelių paviršiuje yra mažesnė už trauką, van der Valso jėgos pagalba atsiranda kohezinė jungtis. Sutankinus ugniai atsparų liejinį, sumaišytą su silicio dioksido milteliais, SiO2 paviršiuje susidariusios Si-OH grupės išdžiovinamos ir dehidratuojamos, kad sudarytų tiltelį, sudarydamos siloksano (Si-O-Si) tinklo struktūrą ir taip sukietėtų. Siloksano tinklo struktūroje ryšiai tarp silicio ir deguonies nemažėja kylant temperatūrai, todėl stiprumas taip pat toliau didėja. Tuo pačiu metu, esant aukštai temperatūrai, SiO2 tinklo struktūra reaguoja su joje esančiu Al2O3 ir sudaro mulitą, kuris gali pagerinti stiprumą vidutinėje ir aukštoje temperatūroje.
Įrašo laikas: 2024 m. vasario 28 d.
