試驗原料主要有電熔白剛玉骨料(5～3、3～1和≤1mm)及細粉(≤0.045mm)、α-Al2O3微粉、金屬鋁粉、硅灰、鋁酸鹽水泥、水合氧化鋁和硅溶膠等。減水劑有三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和FS10。

       試樣配比如表1所示。按表1進行配料，成型為40mm×40mm×160mm的長方體試樣和80mm×80mm的圓柱試樣。長方體試樣經室溫養(yǎng)護24h脫模，再于110℃烘烤24h后經1300℃保溫3h熱處理。按國標測試110℃烘后試樣的常溫抗折強度、常溫耐壓強度、顯氣孔率和體積密度。

       長方體試樣養(yǎng)護和熱處理階段的失水率檢測方法為:測其室溫養(yǎng)護24h脫模后的質量m1，110℃烘24h后的質量m2，1300℃保溫3h燒后的質量m3(假設此時試樣內部的水分已完全蒸發(fā))，試樣的總加水量為m總，則試樣110℃干燥階段失水率w1為:

  1300℃燒成階段的失水率w2為:

  因此，試樣養(yǎng)護階段的失水率為1-w1-w2。

       在圓柱試樣內部正中心部位埋入K型熱電偶，以測量試樣內部溫度，在恒溫恒濕養(yǎng)護箱中，于23℃帶模密封養(yǎng)護24h。脫模后，按YB/T4117—2003和ISO16334:2013(E)分別測試試樣的抗爆裂溫度和內部轉變點溫度，其中，試樣抗爆裂溫度的溫度間隔為100℃。

結果與討論

物理性能

表2示出了澆注料經110℃烘后的物理性能。

由表2可以看出，澆注料110℃烘后的常溫抗折強度與常溫耐壓強度變化基本一致，強度由大到小為:CC>ABD>ULC>AULC>SSG，由此可知在超低水泥中加入金屬鋁粉對其強度影響不大。由文獻可知，澆注料的抗拉強度在一定程度上能夠反映澆注料的抗爆裂性。一般認為抗拉強度與抗折強度有對應關系，抗折強度越高，抗拉強度越大[8]。本試驗中沒有測量材料的抗拉強度，因而用澆注料的常溫抗折強度和耐壓強度來研究強度對抗爆裂性的影響。

圖1示出了澆注料在不同階段的失水率。由圖1可知，5種澆注料養(yǎng)護期間的失水率由大到小的順序為 SSG > CC > ULC > ABD > AULC。澆注料在 110 ℃期間失去的絕大多數水為自由水。澆注料在養(yǎng)護和烘干期間的共同失水率順序為SSG > ABD > AULC >ULC > CC。超低水泥澆注料110 ℃烘后其顯氣孔率并沒有因金屬鋁粉的加入而增大， 但是其養(yǎng)護和烘干期間的共同失水率卻由于加入金屬鋁粉而增大。這可能是由于金屬鋁粉只是增加試樣的透氣性通道，而沒有提高試樣的顯氣孔率。因此，若想研究試樣內部水分蒸發(fā)的難易，應該研究試樣的透氣性。

  抗爆裂試驗

       試樣的抗爆裂試驗結果如表3 所示，其中，每個試驗溫度測試2個試樣。由表3可知，各試樣的抗爆裂溫度如下: 試樣CC為700 ℃ ，試樣ULC為500 ℃ ，試樣 AULC為700 ℃ ，試樣 ABD為 300 ℃ ，試樣SSG為300 ℃。

       各澆注料爆裂后的碎裂程度順序為:AULC＜ULC＜CC＜ABD＜SSG。從左至右試樣越來越粉碎，只有硅溶膠結合的澆注料出現了裂紋，其他澆注料均為整體炸裂，而不是邊角部位。硅溶膠結合澆注料出現裂紋的起始部位也為試樣側向的中心部位，如圖2所示

內部轉折點溫度

圖4示出了超低水泥結合澆注料ULC在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線。試樣ULC5、ULC6的試驗溫度為500℃，在該溫度下兩試樣均未爆裂，試樣ULC5的轉變點溫度為241℃，試樣ULC6的轉變點溫度為233℃;試樣ULC3、ULC4的試驗溫度為600 ℃，兩試樣均爆裂，試樣ULC3在內部溫度153 ℃時**次爆裂，試樣ULC4在試驗進行約330 s時爆裂，且試樣ULC4爆裂時響聲較試樣ULC3的更大一些，碎裂更嚴重。

圖 5 示出了含金屬鋁粉的超低水泥結合澆注料AULC在不同溫度下的中心溫度-時間曲線。其中，試樣AULC1的試驗溫度為500℃，未爆裂，轉變點溫度為189℃;試樣AULC2的試驗溫度為600℃，未爆裂，轉變點溫度為196℃;試樣AULC3的試驗溫度為700℃，未爆裂，轉變點溫度為199℃;試樣AULC4的試驗溫度為800℃，未爆裂，轉變點溫度為183℃;試樣AULC5的試驗溫度為800℃，內部溫度151℃時爆裂，響聲劇烈。可以看出，同一種試樣，其抗爆裂試驗溫度不同時，雖然試樣內部轉變點溫度每次都不完全相同，但其差別不大，只是試驗溫度越高，溫度轉變點出現的越早(如圖5所示，隨著試驗溫度升高，轉變點溫度在時間軸上越來越靠左)，轉變點越明顯。由此可以判定: 同一種澆注料的轉變點溫度高低與抗爆裂試驗溫度基本無關。

圖6示出了水合氧化鋁結合澆注料ABD在試驗溫度300、400 ℃下的中心溫度-時間曲線。其中，試樣ABD3的試驗溫度為300 ℃，未爆裂，試驗時長約22min，在此時間段內未出現轉變點溫度; 試樣ABD5的試驗溫度也為300 ℃ ，延長了保溫時間至試樣內部溫度基本達到爐溫，試樣未爆裂，整個曲線上也未出現轉變點溫度; 試樣ABD4的試驗溫度為400℃，內部溫度182 ℃時爆裂，響聲劇烈，只爆裂一次，粉碎性炸裂。

圖7示出了硅溶膠結合澆注料SSG在不同試驗溫度下的中心溫度-時間曲線。其中，試樣SSG4的試驗溫度為400℃，試樣出現裂紋(如圖3所示)，內部轉變點溫度為105 ℃ ; 試樣SSG1、SSG2的試驗溫度為500℃，均局部炸裂，試樣SSG1內部溫度約 90℃ 時爆裂，一聲悶響，聲音特別小，轉變點溫度為100℃;試樣SSG2內部溫度約90℃時爆裂，響聲較**次大一些，轉變點溫度為104 ℃。由圖2可以看出，硅溶膠結合澆注料在養(yǎng)護和烘干期間就已經失去了絕大多數的水，這可能與硅溶膠結合澆注料有較低的轉變點溫度有關。

       澆注料的抗爆裂溫度與轉變點溫度對比如表5所示。可以看出，對于不同結合體系的澆注料，其轉變點溫度的高低并不能用來判定澆注料抗爆裂性的好壞。硅溶膠結合的澆注料其轉變點溫度*低，但其抗爆裂溫度也很低; 而水泥結合澆注料其轉變點溫度*高，但抗爆裂性并不差， 這可能是受試樣強度等其他因素的影響。某些結合體系的澆注料無轉變點溫度，如水合氧化鋁結合澆注料。

       試樣CC和AULC的抗爆裂性*好，試樣CC的轉變點溫度雖然很高，但強度高，所以抗爆裂性好; 試樣AULC的強度雖低，但轉變點溫度低，所以抗爆裂性也好。ULC和AULC的轉變點溫度與抗爆裂溫度之間的關系符合國標ISO16334: 2013(E)中的觀點:

       由于其強度幾乎相同，所以抗爆裂性受轉變點溫度的影響*大。這說明，澆注料的抗爆裂性受轉變點溫度、澆注料強度等多種因素的共同影響。

表4中還可以看出，凡是有轉變點溫度的澆注料，其試樣若爆裂，都是在其內部溫度未達到轉變點溫度之前爆裂，若試樣內部溫度達到轉變點溫度后試樣還未爆裂，則試樣一般就不會再發(fā)生爆裂了( 除了出現裂紋的情況) 。根據黃育飛關于澆注料快速烘烤時內部蒸汽壓力的研究發(fā)現， 澆注料的內部轉變點溫度和試樣內部蒸汽壓力*大時對應的溫度較吻合，因此該溫度點為試樣爆裂的危險點。

結  論

  (1) 國際標準ISO 16334: 2013(E)中關于用轉變點溫度高低來衡量抗爆裂性好壞不是對所有結合體系的澆注料都適用。澆注料抗爆裂性的好壞受很多因素的影響，而轉變點溫度的高低只與試樣的脫水能力有關，而不能表征強度等因素對試樣抗爆裂的影響。此外，水合氧化鋁結合剛玉質澆注料不存在轉變點溫度。因此，直接用澆注料的抗爆裂溫度來衡量澆注料的抗爆裂性是比較合理的。

  (2) 凡是有轉變點溫度的澆注料，其試樣若爆裂，都是在其內部溫度未達到轉變點溫度之前爆裂，若試樣內部溫度達到轉變點溫度后試樣還未爆裂，則試樣一般就不會再發(fā)生爆裂了(除了出現裂紋的情況) 。因此，測試澆注料的轉變點溫度也有一定的意義。