耐火材料與燃燒概論7

1、第第7 7章章 不定形耐火材料不定形耐火材料 不定形耐火材料是由合理級(jí)配的粒狀和粉狀料與結(jié)合劑共同組成的不不定形耐火材料是由合理級(jí)配的粒狀和粉狀料與結(jié)合劑共同組成的不經(jīng)成型和燒成而直接供使用的耐火材料。經(jīng)成型和燒成而直接供使用的耐火材料。通常，對(duì)構(gòu)成此類(lèi)材料的粒狀料通常，對(duì)構(gòu)成此類(lèi)材料的粒狀料也常稱(chēng)骨料；對(duì)粉狀料稱(chēng)摻合料；對(duì)結(jié)合劑稱(chēng)膠結(jié)劑，這類(lèi)材料無(wú)固定的也常稱(chēng)骨料；對(duì)粉狀料稱(chēng)摻合料；對(duì)結(jié)合劑稱(chēng)膠結(jié)劑，這類(lèi)材料無(wú)固定的外形，可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，因而也通稱(chēng)為散狀耐火材料。用此外形，可制成漿狀、泥膏狀和松散狀，因而也通稱(chēng)為散狀耐火材料。用此種耐火材料可構(gòu)成無(wú)接縫的整體構(gòu)筑物，故還稱(chēng)為整體性

2、耐火材料。種耐火材料可構(gòu)成無(wú)接縫的整體構(gòu)筑物，故還稱(chēng)為整體性耐火材料。 不定形耐火材料的基本組成是粒狀和粉狀的耐火物料不定形耐火材料的基本組成是粒狀和粉狀的耐火物料。除極少數(shù)特殊。除極少數(shù)特殊情況外，一般皆加入不同品種和適當(dāng)數(shù)量的結(jié)合劑。為改進(jìn)其可塑性，可情況外，一般皆加入不同品種和適當(dāng)數(shù)量的結(jié)合劑。為改進(jìn)其可塑性，可加少量適當(dāng)?shù)脑鏊軇闈M(mǎn)足其它特殊要求，還可分別加入少量適當(dāng)?shù)拇偌由倭窟m當(dāng)?shù)脑鏊軇闈M(mǎn)足其它特殊要求，還可分別加入少量適當(dāng)?shù)拇儆矂⒕徲矂?、助熔劑、防縮劑和其它外加劑。硬劑、緩硬劑、助熔劑、防縮劑和其它外加劑。 不定形耐火材料的種類(lèi)很多，可依所用耐火物料的材質(zhì)而分類(lèi)，也可不定形

3、耐火材料的種類(lèi)很多，可依所用耐火物料的材質(zhì)而分類(lèi)，也可按所用結(jié)合劑的品種而分類(lèi)。通常，多根據(jù)其工藝特性分為澆注或澆灌耐按所用結(jié)合劑的品種而分類(lèi)。通常，多根據(jù)其工藝特性分為澆注或澆灌耐火材料火材料( (簡(jiǎn)稱(chēng)澆注料或澆灌料簡(jiǎn)稱(chēng)澆注料或澆灌料) )、可塑耐火材料、可塑耐火材料( (簡(jiǎn)稱(chēng)可塑料簡(jiǎn)稱(chēng)可塑料) )、搗打耐火材、搗打耐火材料料( (簡(jiǎn)稱(chēng)搗打料簡(jiǎn)稱(chēng)搗打料) )、噴射耐火材料、噴射耐火材料( (簡(jiǎn)稱(chēng)噴射料簡(jiǎn)稱(chēng)噴射料) )、投射耐火材料、投射耐火材料( (簡(jiǎn)稱(chēng)投射料簡(jiǎn)稱(chēng)投射料) )和耐火泥等。耐火涂料也可認(rèn)為是一種不定形耐火材料。和耐火泥等。耐火涂料也可認(rèn)為是一種不定形耐火材料。 不定形耐火材料的

4、化學(xué)和礦物組成主要取決于所用的粒狀和粉狀耐火不定形耐火材料的化學(xué)和礦物組成主要取決于所用的粒狀和粉狀耐火物料。物料。另外，還與另外，還與結(jié)合劑的品種和數(shù)量結(jié)合劑的品種和數(shù)量有密切關(guān)系。由不定形耐火材料構(gòu)有密切關(guān)系。由不定形耐火材料構(gòu)成的構(gòu)筑物或制品的密度主要與組成材料及其配比有關(guān)。同時(shí)，在很大程成的構(gòu)筑物或制品的密度主要與組成材料及其配比有關(guān)。同時(shí)，在很大程度上取決于施工方法和技術(shù)。一般而言，與相同材質(zhì)的燒結(jié)耐火制品相比，度上取決于施工方法和技術(shù)。一般而言，與相同材質(zhì)的燒結(jié)耐火制品相比，多數(shù)不定形耐火材料由于成型時(shí)所加外力較小，在燒結(jié)前甚至燒結(jié)后的氣多數(shù)不定形耐火材料由于成型時(shí)所加外力較小，在

5、燒結(jié)前甚至燒結(jié)后的氣孔率較高；在燒結(jié)前構(gòu)筑物或制品的某些性能可能因產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而有所孔率較高；在燒結(jié)前構(gòu)筑物或制品的某些性能可能因產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而有所變動(dòng)，有的中溫強(qiáng)度可能稍為降低；由于結(jié)合劑和其它非高溫穩(wěn)定的材料變動(dòng)，有的中溫強(qiáng)度可能稍為降低；由于結(jié)合劑和其它非高溫穩(wěn)定的材料存在，其高溫下的體積穩(wěn)定性可能稍低；由于其氣孔率較高，可能使其耐存在，其高溫下的體積穩(wěn)定性可能稍低；由于其氣孔率較高，可能使其耐侵蝕性較低，但耐熱震性一般較好。侵蝕性較低，但耐熱震性一般較好。 種種 類(lèi)類(lèi) 定定 義義 與與 主主 要要 特特 征征澆注料澆注料 以粉粒狀耐火材料與適當(dāng)結(jié)合劑和水等配成，具有較高流動(dòng)性的以粉粒狀

6、耐火材料與適當(dāng)結(jié)合劑和水等配成，具有較高流動(dòng)性的耐火材料。多以澆注或耐火材料。多以澆注或( (和和) )振實(shí)方式施工。結(jié)合劑多用水硬性鋁振實(shí)方式施工。結(jié)合劑多用水硬性鋁酸鈣水泥。用絕熱的輕質(zhì)材料制成者稱(chēng)輕質(zhì)澆注料酸鈣水泥。用絕熱的輕質(zhì)材料制成者稱(chēng)輕質(zhì)澆注料可塑料可塑料 有粉粒狀耐火物料與粘土等結(jié)合劑和增塑劑配成，成泥膏狀，在有粉粒狀耐火物料與粘土等結(jié)合劑和增塑劑配成，成泥膏狀，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有較高可塑性的耐火材料。施工時(shí)可輕搗和壓實(shí)，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有較高可塑性的耐火材料。施工時(shí)可輕搗和壓實(shí)，經(jīng)加熱獲得強(qiáng)度經(jīng)加熱獲得強(qiáng)度搗打料搗打料 以粉粒狀耐火物料與結(jié)合劑組成的松散狀耐火材料。以強(qiáng)力搗打以粉粒狀

7、耐火物料與結(jié)合劑組成的松散狀耐火材料。以強(qiáng)力搗打方式施工方式施工噴射料噴射料 以噴射方式施工的不定型耐火材料。分濕法和干法施工兩種。因以噴射方式施工的不定型耐火材料。分濕法和干法施工兩種。因主要用于涂層和修補(bǔ)其它爐襯，還分別稱(chēng)為噴涂料和噴補(bǔ)料主要用于涂層和修補(bǔ)其它爐襯，還分別稱(chēng)為噴涂料和噴補(bǔ)料投射料投射料 以投射方式施工的不定型耐火材料以投射方式施工的不定型耐火材料耐火泥耐火泥 由細(xì)粉狀耐火物料和結(jié)合劑組成的不定形耐火材料。由普通耐火由細(xì)粉狀耐火物料和結(jié)合劑組成的不定形耐火材料。由普通耐火泥、氣硬性耐火泥、水硬性耐火泥和熱硬性耐火泥之分。加入適泥、氣硬性耐火泥、水硬性耐火泥和熱硬性耐火泥之分。

8、加入適量液體制成的膏狀和漿狀混合料，常稱(chēng)耐火泥膏和耐火泥漿。用量液體制成的膏狀和漿狀混合料，常稱(chēng)耐火泥膏和耐火泥漿。用于涂抹之用時(shí)，也常稱(chēng)涂抹料于涂抹之用時(shí)，也常稱(chēng)涂抹料 表表7-1 7-1 各種不定型耐火材料及其主要特征各種不定型耐火材料及其主要特征 通常，不定形耐火材料的生產(chǎn)只經(jīng)過(guò)粒狀、粉狀料的制備和混合料通常，不定形耐火材料的生產(chǎn)只經(jīng)過(guò)粒狀、粉狀料的制備和混合料的混練過(guò)程，過(guò)程簡(jiǎn)便，成品率高，供應(yīng)較快，熱能消耗較低。根據(jù)混的混練過(guò)程，過(guò)程簡(jiǎn)便，成品率高，供應(yīng)較快，熱能消耗較低。根據(jù)混合料的工藝特性采用相應(yīng)的施工方法，即可制成任何形狀的構(gòu)筑物，適合料的工藝特性采用相應(yīng)的施工方法，即可制成任

9、何形狀的構(gòu)筑物，適應(yīng)性強(qiáng)，用在不宜用磚塊砌筑之處。多數(shù)不定形耐火材料可制成堅(jiān)固的應(yīng)性強(qiáng)，用在不宜用磚塊砌筑之處。多數(shù)不定形耐火材料可制成堅(jiān)固的整體構(gòu)筑物，可避免因接縫而造成的薄弱點(diǎn)。當(dāng)耐火磚的砌體或整體構(gòu)整體構(gòu)筑物，可避免因接縫而造成的薄弱點(diǎn)。當(dāng)耐火磚的砌體或整體構(gòu)筑物局部損壞時(shí)，可利用噴射進(jìn)行冷態(tài)或熱態(tài)修補(bǔ)，既迅速又經(jīng)濟(jì)。用筑物局部損壞時(shí)，可利用噴射進(jìn)行冷態(tài)或熱態(tài)修補(bǔ)，既迅速又經(jīng)濟(jì)。用作砌筑體或輕質(zhì)耐火材料的保護(hù)層和接縫材料尤為重要，用以制造大型作砌筑體或輕質(zhì)耐火材料的保護(hù)層和接縫材料尤為重要，用以制造大型耐火制品也較方便。耐火制品也較方便。7.1 7.1 澆注耐火材料澆注耐火材料 澆注料是

10、一種由耐火物料制成的粒狀和粉狀材料澆注料是一種由耐火物料制成的粒狀和粉狀材料。這種耐火材料形成這種耐火材料形成時(shí)要加入一定量結(jié)合劑和水分。它具有較高流動(dòng)性，適用于以澆注方法施時(shí)要加入一定量結(jié)合劑和水分。它具有較高流動(dòng)性，適用于以澆注方法施工的不定形耐火材料。工的不定形耐火材料。 為提高其流動(dòng)性或減少其加水量，還可另加塑化劑或減水劑。為促進(jìn)為提高其流動(dòng)性或減少其加水量，還可另加塑化劑或減水劑。為促進(jìn)其凝結(jié)和硬化，可加促硬劑。其凝結(jié)和硬化，可加促硬劑。由于其基本組成和施工、硬化過(guò)程與土建工由于其基本組成和施工、硬化過(guò)程與土建工程中常用的混凝土相同，因此也常稱(chēng)此種材料為耐火混凝土。程中常用的混凝土相

11、同，因此也常稱(chēng)此種材料為耐火混凝土。 7.1.1 7.1.1 澆注料用的瘠性耐火原料澆注料用的瘠性耐火原料 粒狀料可由各種材質(zhì)的耐火原料制成。以硅酸鋁質(zhì)熟料和剛玉材料用粒狀料可由各種材質(zhì)的耐火原料制成。以硅酸鋁質(zhì)熟料和剛玉材料用得最多。得最多。其它如硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鉻質(zhì)、鋯質(zhì)和碳化硅質(zhì)材料也常用，根據(jù)需其它如硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鉻質(zhì)、鋯質(zhì)和碳化硅質(zhì)材料也常用，根據(jù)需要而定。要而定。 當(dāng)采用硅酸鋁質(zhì)原料時(shí)常用蠟石、粘土熟料和高鋁礬土熟料。硅線(xiàn)石當(dāng)采用硅酸鋁質(zhì)原料時(shí)常用蠟石、粘土熟料和高鋁礬土熟料。硅線(xiàn)石類(lèi)天然礦物可不經(jīng)煅燒直接使用。但是藍(lán)晶石不宜直接用作粒狀材料，由類(lèi)天然礦物可不經(jīng)煅燒直接使用。但是藍(lán)晶石不

12、宜直接用作粒狀材料，由于此種礦物在于此種礦物在1200-14001200-1400范圍內(nèi)形成莫來(lái)石時(shí)可急劇發(fā)生體積膨脹。若范圍內(nèi)形成莫來(lái)石時(shí)可急劇發(fā)生體積膨脹。若將其制成粉狀料，適當(dāng)加入不定形耐火材料之中，可防止燒縮。紅柱石在將其制成粉狀料，適當(dāng)加入不定形耐火材料之中，可防止燒縮。紅柱石在莫來(lái)石化時(shí)的膨脹性介于硅線(xiàn)石和藍(lán)晶石之間，直接使用效果不及硅線(xiàn)石。莫來(lái)石化時(shí)的膨脹性介于硅線(xiàn)石和藍(lán)晶石之間，直接使用效果不及硅線(xiàn)石。燒結(jié)和熔融的合成莫來(lái)石，可用作澆注料的優(yōu)質(zhì)原料。燒結(jié)和熔融剛玉制燒結(jié)和熔融的合成莫來(lái)石，可用作澆注料的優(yōu)質(zhì)原料。燒結(jié)和熔融剛玉制成的各級(jí)粒狀料可制成高溫性能良好，耐磨和宜于在強(qiáng)還

13、原氣氛下使用的成的各級(jí)粒狀料可制成高溫性能良好，耐磨和宜于在強(qiáng)還原氣氛下使用的不定形耐火材料。不定形耐火材料。7.1.1.1 7.1.1.1 粒狀料粒狀料 硅質(zhì)材料中的硅石由于在中溫下體積膨脹較大，高溫下與堿性結(jié)合硅質(zhì)材料中的硅石由于在中溫下體積膨脹較大，高溫下與堿性結(jié)合劑的反應(yīng)強(qiáng)烈，體積穩(wěn)定性和耐熱震性都很低，因此用者極少。在硅質(zhì)劑的反應(yīng)強(qiáng)烈，體積穩(wěn)定性和耐熱震性都很低，因此用者極少。在硅質(zhì)材料中的熔融石英，由于其熱膨脹系數(shù)極小，耐熱震性很好，并耐酸性材料中的熔融石英，由于其熱膨脹系數(shù)極小，耐熱震性很好，并耐酸性介質(zhì)的侵蝕，可作為在中溫下使用而且要求耐熱震性很高的化學(xué)工業(yè)的介質(zhì)的侵蝕，可作為

14、在中溫下使用而且要求耐熱震性很高的化學(xué)工業(yè)的一些窯爐所用澆注料的原料。一些窯爐所用澆注料的原料。 鎂質(zhì)材料鎂質(zhì)材料是制造耐堿性熔渣侵蝕的鎂碳澆注料和鋪加熱爐爐底澆注是制造耐堿性熔渣侵蝕的鎂碳澆注料和鋪加熱爐爐底澆注料的主要原料。當(dāng)采用此種材料配制澆注料時(shí)，不應(yīng)使用含水的結(jié)合劑。料的主要原料。當(dāng)采用此種材料配制澆注料時(shí)，不應(yīng)使用含水的結(jié)合劑。 鉻質(zhì)材料鉻質(zhì)材料的質(zhì)量因產(chǎn)地而異，可用于加熱爐中氣氛變化不大的部位。的質(zhì)量因產(chǎn)地而異，可用于加熱爐中氣氛變化不大的部位。在制造堿性同酸性材料間隔層的澆注料中，應(yīng)用此種原料較適宜。在制造堿性同酸性材料間隔層的澆注料中，應(yīng)用此種原料較適宜。 鋯質(zhì)材料鋯質(zhì)材料，

15、如鋯英石，可作為配制鋯英石澆注料的主要原料。，如鋯英石，可作為配制鋯英石澆注料的主要原料。 碳化硅碳化硅是配制澆注料的優(yōu)良材料。它很適宜于用作耐高溫、耐磨或是配制澆注料的優(yōu)良材料。它很適宜于用作耐高溫、耐磨或要求高導(dǎo)熱之處的澆注料原料。要求高導(dǎo)熱之處的澆注料原料。 一般認(rèn)為，以燒結(jié)良好的吸水率為一般認(rèn)為，以燒結(jié)良好的吸水率為1-5%1-5%的燒結(jié)材料作為粒狀料，可獲的燒結(jié)材料作為粒狀料，可獲得較高的強(qiáng)度。以熔融材料作為粒狀料，因其表面不吸水，易使?jié)沧⒘现械幂^高的強(qiáng)度。以熔融材料作為粒狀料，因其表面不吸水，易使?jié)沧⒘现写诸w粒的下部集水較多，使顆粒與結(jié)合劑之間結(jié)合強(qiáng)度降低，而且在使用粗顆粒的下部集

16、水較多，使顆粒與結(jié)合劑之間結(jié)合強(qiáng)度降低，而且在使用過(guò)程中也不易燒結(jié)為密實(shí)的整體。但若以超細(xì)粉的形式加入，則不僅對(duì)強(qiáng)過(guò)程中也不易燒結(jié)為密實(shí)的整體。但若以超細(xì)粉的形式加入，則不僅對(duì)強(qiáng)度無(wú)不利的影響，而且可提高耐侵蝕性。度無(wú)不利的影響，而且可提高耐侵蝕性。 若欲生產(chǎn)體積穩(wěn)定性較高和耐熱震性很好的不定形耐火材料，可選用若欲生產(chǎn)體積穩(wěn)定性較高和耐熱震性很好的不定形耐火材料，可選用熱膨脹系數(shù)小的材料作為粒狀料。熱膨脹系數(shù)小的材料作為粒狀料。如在中溫下使用的澆注料，除可使用熔如在中溫下使用的澆注料，除可使用熔融石英外，利用融石英外，利用SiOSiO2 2-Al-Al2 2O O3 3-MgO-MgO系的堇青

17、石和系的堇青石和SiOSiO2 2-Al-Al2 2O O3 3-Li-Li2 2O O系的鋰輝石作系的鋰輝石作為粒狀料，就具有此種效果。為粒狀料，就具有此種效果。 澆注料的粒狀料也可用輕質(zhì)多孔的材料制成。另外，也可使用纖維質(zhì)澆注料的粒狀料也可用輕質(zhì)多孔的材料制成。另外，也可使用纖維質(zhì)的耐火材料。的耐火材料。 澆注料中的粉狀料，對(duì)實(shí)現(xiàn)瘠性料的緊密堆積，避免粒度偏析，保澆注料中的粉狀料，對(duì)實(shí)現(xiàn)瘠性料的緊密堆積，避免粒度偏析，保證混合料的流動(dòng)性，提高澆注料的致密性與結(jié)合強(qiáng)度，保證其體積穩(wěn)定性，證混合料的流動(dòng)性，提高澆注料的致密性與結(jié)合強(qiáng)度，保證其體積穩(wěn)定性，促進(jìn)其在服役中的燒結(jié)和提高其耐侵蝕性都是

18、極重要的。因此粉狀料的質(zhì)促進(jìn)其在服役中的燒結(jié)和提高其耐侵蝕性都是極重要的。因此粉狀料的質(zhì)量必須得到保證量必須得到保證。 在澆注料中，由于結(jié)合劑的加入，往往產(chǎn)生助熔作用，使?jié)沧⒘匣跐沧⒘现?，由于結(jié)合劑的加入，往往產(chǎn)生助熔作用，使?jié)沧⒘匣|(zhì)部分的高溫強(qiáng)度和耐侵蝕性有所減弱。為提高基質(zhì)的量，避免基質(zhì)部分質(zhì)部分的高溫強(qiáng)度和耐侵蝕性有所減弱。為提高基質(zhì)的量，避免基質(zhì)部分可能帶來(lái)的不利影響，常采用與粒狀料的材質(zhì)相同但質(zhì)地更優(yōu)的作為粉狀可能帶來(lái)的不利影響，常采用與粒狀料的材質(zhì)相同但質(zhì)地更優(yōu)的作為粉狀料，以使?jié)沧⒘现械幕|(zhì)與粒狀料的品質(zhì)相當(dāng)。料，以使?jié)沧⒘现械幕|(zhì)與粒狀料的品質(zhì)相當(dāng)。 澆注料中粉狀料的粒度必

19、須合理，其中應(yīng)含一定數(shù)量粒度為數(shù)澆注料中粉狀料的粒度必須合理，其中應(yīng)含一定數(shù)量粒度為數(shù)mm甚甚至小于至小于lmlm的超細(xì)粉。的超細(xì)粉。 澆注料的基質(zhì)部分在高溫下一般要發(fā)生收縮。而由體積穩(wěn)定的熟料所澆注料的基質(zhì)部分在高溫下一般要發(fā)生收縮。而由體積穩(wěn)定的熟料所制成的粒狀料卻因受熱而膨脹。兩者間產(chǎn)生較大的變形差，并因此而引起制成的粒狀料卻因受熱而膨脹。兩者間產(chǎn)生較大的變形差，并因此而引起內(nèi)應(yīng)力，甚至在結(jié)合層之間產(chǎn)生裂紋，降低耐侵蝕性。為避免此種現(xiàn)象，內(nèi)應(yīng)力，甚至在結(jié)合層之間產(chǎn)生裂紋，降低耐侵蝕性。為避免此種現(xiàn)象，除應(yīng)盡量選用熱膨脹系數(shù)較小的耐火材料作為粒狀料以外，在構(gòu)成基質(zhì)的除應(yīng)盡量選用熱膨脹系數(shù)較

20、小的耐火材料作為粒狀料以外，在構(gòu)成基質(zhì)的組分中應(yīng)加入適量膨脹劑。組分中應(yīng)加入適量膨脹劑。 7.1.1.2 7.1.1.2 粉狀料粉狀料7.1.2 7.1.2 澆注料用結(jié)合劑澆注料用結(jié)合劑 結(jié)合劑是澆注料中不可缺少的重要組分結(jié)合劑是澆注料中不可缺少的重要組分。由于不定形耐火材料在使。由于不定形耐火材料在使用前未經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，瘠性物料之間無(wú)普通燒結(jié)制品所具有的那種陶瓷結(jié)用前未經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，瘠性物料之間無(wú)普通燒結(jié)制品所具有的那種陶瓷結(jié)合或直接結(jié)合，只有靠結(jié)合劑的作用，才可使其粘結(jié)為整體，并使構(gòu)筑合或直接結(jié)合，只有靠結(jié)合劑的作用，才可使其粘結(jié)為整體，并使構(gòu)筑物或制品具有一定強(qiáng)度。物或制品具有一定強(qiáng)度。 澆

21、注料澆注于模型中和震搗密實(shí)后，要求結(jié)合劑應(yīng)及時(shí)凝結(jié)硬化，澆注料澆注于模型中和震搗密實(shí)后，要求結(jié)合劑應(yīng)及時(shí)凝結(jié)硬化，在短期內(nèi)即具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。但是，為保證混合料便于施工，以獲得在短期內(nèi)即具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。但是，為保證混合料便于施工，以獲得組分分布均勻和結(jié)構(gòu)密實(shí)的結(jié)合體，結(jié)合劑的凝結(jié)速度又不宜太快。另組分分布均勻和結(jié)構(gòu)密實(shí)的結(jié)合體，結(jié)合劑的凝結(jié)速度又不宜太快。另外，結(jié)合劑不得對(duì)不定形耐火材料的高溫性能帶來(lái)不利的影響。故結(jié)合外，結(jié)合劑不得對(duì)不定形耐火材料的高溫性能帶來(lái)不利的影響。故結(jié)合劑的性質(zhì)和用量必須適當(dāng)。劑的性質(zhì)和用量必須適當(dāng)。 可作為不定形耐火材料結(jié)合劑的物質(zhì)很多。根據(jù)其化學(xué)組成，可分為可作

22、為不定形耐火材料結(jié)合劑的物質(zhì)很多。根據(jù)其化學(xué)組成，可分為無(wú)機(jī)結(jié)合劑和有機(jī)結(jié)合劑。根據(jù)其硬化特點(diǎn)，可分為氣硬性結(jié)合劑、水無(wú)機(jī)結(jié)合劑和有機(jī)結(jié)合劑。根據(jù)其硬化特點(diǎn)，可分為氣硬性結(jié)合劑、水硬性結(jié)合劑、熱硬性結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑。澆注料所用的結(jié)合劑多為具硬性結(jié)合劑、熱硬性結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑。澆注料所用的結(jié)合劑多為具有自硬性或加少量外加劑即可硬化的無(wú)機(jī)結(jié)合劑。最廣泛使用的是有自硬性或加少量外加劑即可硬化的無(wú)機(jī)結(jié)合劑。最廣泛使用的是鋁酸鋁酸鈣水泥鈣水泥( (高鋁水泥高鋁水泥) )、水玻璃和磷酸鹽、水玻璃和磷酸鹽。 鋁酸鈣水泥常指一種以鋁酸鈣為主要成分的水泥，有普通高鋁水泥、鋁酸鈣水泥常指一種以鋁酸鈣為主要成分

23、的水泥，有普通高鋁水泥、氧化鋁較高的高鋁水泥氧化鋁較高的高鋁水泥-65-65和低鈣高鋁水泥。和低鈣高鋁水泥。 鋁酸鈣水泥的化學(xué)組成主要是鋁酸鈣水泥的化學(xué)組成主要是AlAl2 2O O3 3、和、和CaOCaO，有的還有，有的還有FeFe2 2O O3 3和和SiOSiO2 2。其礦物組成為鋁酸一鈣其礦物組成為鋁酸一鈣(CaOAl(CaOAl2 2O O3 3，簡(jiǎn)寫(xiě)，簡(jiǎn)寫(xiě)CA)CA)、二鋁酸鈣、二鋁酸鈣(CaO2Al(CaO2Al2 2O O3 3，簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě)CACA2 2) )、七鋁酸十二鈣、七鋁酸十二鈣(12CaO7Al(12CaO7Al2 2O O3 3，簡(jiǎn)寫(xiě)，簡(jiǎn)寫(xiě)C C1212A A7 7

24、) )以及鈣黃長(zhǎng)石以及鈣黃長(zhǎng)石(2CaOAl(2CaOAl2 2O O3 3SiOSiO2 2，簡(jiǎn)寫(xiě)，簡(jiǎn)寫(xiě)C C2 2AS)AS)、鐵鋁酸四鈣、鐵鋁酸四鈣(4CaOAl(4CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3, ,簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě)C C4 4AF)AF)等。通常根據(jù)其化學(xué)礦物組成分為三類(lèi)，如表等。通常根據(jù)其化學(xué)礦物組成分為三類(lèi)，如表7-27-2所示。澆注料使用所示。澆注料使用的主要是低鐵的淡黃色的高鋁水泥和白色的低鈣高鋁水泥。的主要是低鐵的淡黃色的高鋁水泥和白色的低鈣高鋁水泥。7.1.2.1 7.1.2.1 鋁酸鈣水泥鋁酸鈣水泥水泥類(lèi)別水泥類(lèi)別SiOSiO2 2AlAl2 2O O3

25、 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOAlAl2 2O O3 3/CaO/CaO主要礦物主要礦物顏色顏色高鋁水泥高鋁水泥3-93-935-4535-4510-1710-1736-4036-400.85-1.30.85-1.3CACA、C C4 4AFAF、C C2 2ASAS灰到黑灰到黑高鋁水泥高鋁水泥3-63-660-6560-651-31-329-4029-401.2-2.21.2-2.2CACA、C C2 2ASAS淡黃淡黃低鈣高鋁水低鈣高鋁水泥泥0-1.40-1.468-8068-800-10-117-2717-272.8-4.72.8-4.7CACA、CACA2 2、AlAl2

26、2O O3 3白色白色表表7-2 7-2 幾種鋁酸鈣水泥的化學(xué)組成幾種鋁酸鈣水泥的化學(xué)組成(%)(%)和主要礦物和主要礦物 注：高鋁水泥、和低鈣高鋁水泥也分別稱(chēng)為普通水泥、高鋁水泥注：高鋁水泥、和低鈣高鋁水泥也分別稱(chēng)為普通水泥、高鋁水泥-65-65和純鋁酸鈣水泥。和純鋁酸鈣水泥。 (1) (1) 鋁酸鈣水泥的水化和硬化鋁酸鈣水泥的水化和硬化。高鋁水泥與水接觸后可發(fā)生水化反應(yīng)，。高鋁水泥與水接觸后可發(fā)生水化反應(yīng)，然后在適當(dāng)條件下硬化。澆注料用高鋁水泥中可水化的礦物主要是然后在適當(dāng)條件下硬化。澆注料用高鋁水泥中可水化的礦物主要是CACA和和CACA2 2。其中含鈣較高的水泥中以含其中含鈣較高的水泥

27、中以含CACA為主；低鈣水泥中為主；低鈣水泥中CACA2 2與與CACA含量之比約等于含量之比約等于1 1。 CACA具有很高的水硬活性，它的水化及水化物的結(jié)晶，對(duì)水泥的凝結(jié)和硬具有很高的水硬活性，它的水化及水化物的結(jié)晶，對(duì)水泥的凝結(jié)和硬化有重要影響。凝結(jié)雖不甚快，但硬化迅速，是高鋁水泥獲得強(qiáng)度特別是早化有重要影響。凝結(jié)雖不甚快，但硬化迅速，是高鋁水泥獲得強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度的主要原因。期強(qiáng)度的主要原因。CACA的水化過(guò)程和水化產(chǎn)物與養(yǎng)護(hù)溫度有密切關(guān)系。當(dāng)溫的水化過(guò)程和水化產(chǎn)物與養(yǎng)護(hù)溫度有密切關(guān)系。當(dāng)溫度不同時(shí)，水化反應(yīng)的過(guò)程和產(chǎn)物也不同，如下式：度不同時(shí)，水化反應(yīng)的過(guò)程和產(chǎn)物也不同，如下式：

28、CA CA2 2的水化反應(yīng)與的水化反應(yīng)與CACA基本相似，但其水化反應(yīng)速度較慢，早期強(qiáng)度基本相似，但其水化反應(yīng)速度較慢，早期強(qiáng)度較低，而后期強(qiáng)度較高，其水化反應(yīng)式如下：較低，而后期強(qiáng)度較高，其水化反應(yīng)式如下：CaOAl2O310H2O + Al2O33H2OCaO2Al2O3+H2O 此種此種CACA2 2水化反應(yīng)隨著養(yǎng)護(hù)溫度提高，可顯著提高。水化反應(yīng)隨著養(yǎng)護(hù)溫度提高，可顯著提高。 一般認(rèn)為，一般認(rèn)為，CAHCAH1010或或C C2 2AHAH8 8都屬六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相都屬六方晶系，其晶體呈片狀或針狀，互相交錯(cuò)結(jié)合，可形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶集合體。氫氧化鋁凝膠又填充于晶體骨架交錯(cuò)結(jié)

29、合，可形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶集合體。氫氧化鋁凝膠又填充于晶體骨架的空隙中，形成致密的結(jié)構(gòu)，從而使水泥石獲得很高的強(qiáng)度。的空隙中，形成致密的結(jié)構(gòu)，從而使水泥石獲得很高的強(qiáng)度。C C3 3AHAH6 6屬立屬立方晶系，多為粒狀晶體，晶體之間的結(jié)合較差，故由此種水化產(chǎn)物構(gòu)成方晶系，多為粒狀晶體，晶體之間的結(jié)合較差，故由此種水化產(chǎn)物構(gòu)成的水泥石的強(qiáng)度一般都較低。不同水化物對(duì)水泥石強(qiáng)度的促進(jìn)作用的水泥石的強(qiáng)度一般都較低。不同水化物對(duì)水泥石強(qiáng)度的促進(jìn)作用 CAHCAH1010 C C2 2AHAH8 8CC3 3AHAH6 6。 冷態(tài)耐壓強(qiáng)度/98065Pa 490 350 210 70 630 0.47 0.6

30、0 0.73 0.87 1.00 水灰比 2 3 1 圖圖7-1 7-1 各種水泥配置的澆注料強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系各種水泥配置的澆注料強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系1 1、2 2、3 3 三種不同水泥三種不同水泥 鋁酸鈣水泥的水化和水化后的凝結(jié)與硬化以及水泥石的強(qiáng)度還與調(diào)制鋁酸鈣水泥的水化和水化后的凝結(jié)與硬化以及水泥石的強(qiáng)度還與調(diào)制水泥漿時(shí)所用的水量水泥漿時(shí)所用的水量( (水灰比水灰比) )有關(guān)。對(duì)每種水泥在一定的施工條件下都有有關(guān)。對(duì)每種水泥在一定的施工條件下都有一最佳值。水灰比的提高有利于水泥的水化。一最佳值。水灰比的提高有利于水泥的水化。 隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，鋁酸鈣水泥中各種可水化的礦物持續(xù)水化，隨著

31、養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，鋁酸鈣水泥中各種可水化的礦物持續(xù)水化，水泥漿由無(wú)水相經(jīng)水化、溶解逐漸形成膠體，并隨水化鋁酸鈣結(jié)晶而凝水泥漿由無(wú)水相經(jīng)水化、溶解逐漸形成膠體，并隨水化鋁酸鈣結(jié)晶而凝結(jié)硬化，強(qiáng)度不斷增加，形成堅(jiān)固的水泥石。結(jié)硬化，強(qiáng)度不斷增加，形成堅(jiān)固的水泥石。 由此可見(jiàn)，由此可見(jiàn)，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，必須嚴(yán)格控制配料時(shí)的水灰比，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，必須嚴(yán)格控制配料時(shí)的水灰比，并應(yīng)采取正確的養(yǎng)護(hù)措施，使混合料在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认滤陀不?。并?yīng)采取正確的養(yǎng)護(hù)措施，使混合料在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认滤陀不?由于此種水泥必須經(jīng)水化和在潮濕環(huán)境下硬化，故常稱(chēng)水硬性結(jié)合由于此種水泥必須經(jīng)水化和在潮濕環(huán)

32、境下硬化，故常稱(chēng)水硬性結(jié)合劑。劑。 8 16 24 32 40 48 420 0 280 140 560 時(shí)間/h 冷態(tài)耐壓強(qiáng)度/98065Pa 2 3 1 圖圖7-2 7-2 各種水泥所制澆注料的強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn)各種水泥所制澆注料的強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn) （2 2）水泥產(chǎn)物在加熱過(guò)程中強(qiáng)度的變化）水泥產(chǎn)物在加熱過(guò)程中強(qiáng)度的變化。鋁酸鈣水泥硬化后的水化產(chǎn)。鋁酸鈣水泥硬化后的水化產(chǎn)物在加熱過(guò)程中可發(fā)生物在加熱過(guò)程中可發(fā)生脫水分解反應(yīng)脫水分解反應(yīng)和和結(jié)晶化結(jié)晶化等變化。主要水化物等變化。主要水化物CAHCAH1010、C C3 3AHAH6 6、和、和AHAH3 3的轉(zhuǎn)化如下：的轉(zhuǎn)化如下：CAHCAH1010

33、C C3 3AHAH6 6+AH+AH3 3C C3 3AHAH6 6+AH+AH3 3 C C1212A A7 7+Ca(OH)+Ca(OH)2 2+AH+Al+AH+Al2 2O O3 3C C1212A A7 7+Ca(OH)+Ca(OH)2 2+AH+Al+AH+Al2 2O O3 3 C C1212A A7 7+CaO+Al+CaO+Al2 2O O3 3C C1212A A7 7+CaO+Al+CaO+Al2 2O O3 3 C C1212A A7 7+CA+Al+CA+Al2 2O O3 3C C1212A A7 7+CA+Al+CA+Al2 2O O3 3 C C1212A A

34、7 7+CA+CA+CA+CA2 2+CA+CA6 6110225-295 510-550 600 1000 水化產(chǎn)物在脫水和轉(zhuǎn)化前后的真密度不同，固體實(shí)體積變化很大，使水化產(chǎn)物在脫水和轉(zhuǎn)化前后的真密度不同，固體實(shí)體積變化很大，使水泥石的結(jié)構(gòu)密實(shí)度和強(qiáng)度相應(yīng)降低。水泥石的結(jié)構(gòu)密實(shí)度和強(qiáng)度相應(yīng)降低。 80 2 3 1 60 40 20 100 300 500 700 900 1100 1300 圖圖7-3 7-3 澆注料的強(qiáng)度隨溫度變化澆注料的強(qiáng)度隨溫度變化7.1.2.2 7.1.2.2 水玻璃水玻璃 水玻璃一般化學(xué)式為水玻璃一般化學(xué)式為NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2或或NaNa2 2

35、OnSiOOnSiO2 2xHxH2 2O O。上式中。上式中n n為為SiOSiO2 2與與NaNa2 2O O的分子比，通稱(chēng)模數(shù)的分子比，通稱(chēng)模數(shù)。模數(shù)不同，水玻璃的成分不同。模數(shù)愈高，粘。模數(shù)不同，水玻璃的成分不同。模數(shù)愈高，粘結(jié)能力愈強(qiáng)。澆注料用的水玻璃的模數(shù)為結(jié)能力愈強(qiáng)。澆注料用的水玻璃的模數(shù)為2.0-3.02.0-3.0。密度。密度1.30-1.401.30-1.40。 通常使用的水玻璃多是粘稠狀液體，具有良好的粘結(jié)性。此種粘結(jié)性通常使用的水玻璃多是粘稠狀液體，具有良好的粘結(jié)性。此種粘結(jié)性依凝結(jié)硬化條件不同而有某些差別，但都與形成凝聚結(jié)構(gòu)有關(guān)。依凝結(jié)硬化條件不同而有某些差別，但都與

36、形成凝聚結(jié)構(gòu)有關(guān)。 在常溫下，硬化較緩慢。在生產(chǎn)中為促進(jìn)水玻璃的硬化，往往添加一在常溫下，硬化較緩慢。在生產(chǎn)中為促進(jìn)水玻璃的硬化，往往添加一定促硬劑。通常多用酸或含金屬離子的外加物，與水玻璃堿溶液發(fā)生中和定促硬劑。通常多用酸或含金屬離子的外加物，與水玻璃堿溶液發(fā)生中和作用，加速硅酸鈉的水解，使硅氧凝膠不斷析出并凝聚。如加入硅氟化鈉作用，加速硅酸鈉的水解，使硅氧凝膠不斷析出并凝聚。如加入硅氟化鈉的反應(yīng)式如下：的反應(yīng)式如下： 2(Na2OnSiO2) + Na2SiF6 + 2(2n+1)H2O6NaF + (2n+1)Si(OH)4OHSiOOHOHOH SiOHOHnn+ nH2OOHSiOO

37、HOHOH SiOHOHnn+ nH2O硅氧凝膠體的形成式硅氧凝膠體的形成式 水玻璃硬化體加熱到水玻璃硬化體加熱到5050以上即開(kāi)始脫水，超過(guò)以上即開(kāi)始脫水，超過(guò)100100時(shí)硅氧凝膠時(shí)硅氧凝膠中的大部分水分即可排除，到中的大部分水分即可排除，到300300基本排盡。水分排除后，凝膠體產(chǎn)基本排盡。水分排除后，凝膠體產(chǎn)生緊縮，使水玻璃硬化體的結(jié)構(gòu)致密和強(qiáng)度提高。生緊縮，使水玻璃硬化體的結(jié)構(gòu)致密和強(qiáng)度提高。 在在300-500300-500溫度范圍內(nèi)，水玻璃硬化體的結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化。此后，溫度范圍內(nèi)，水玻璃硬化體的結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化。此后，當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到600600附近，體積略為膨脹，結(jié)構(gòu)略為

38、硫松，強(qiáng)度稍有下附近，體積略為膨脹，結(jié)構(gòu)略為硫松，強(qiáng)度稍有下降。水玻璃的模數(shù)愈大，這種影響也愈突出。降。水玻璃的模數(shù)愈大，這種影響也愈突出。 當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到700700以上至以上至900900時(shí)，由于局部逐漸出現(xiàn)液相，強(qiáng)度又時(shí)，由于局部逐漸出現(xiàn)液相，強(qiáng)度又有所降低。水玻璃的模數(shù)愈小，加入的有所降低。水玻璃的模數(shù)愈小，加入的NaNa2 2SiFSiF6 6數(shù)量愈多，此種現(xiàn)象愈數(shù)量愈多，此種現(xiàn)象愈嚴(yán)重。嚴(yán)重。 磷酸與一些耐火材料可反應(yīng)生成酸式磷酸鹽。如磷酸與粘土質(zhì)或高磷酸與一些耐火材料可反應(yīng)生成酸式磷酸鹽。如磷酸與粘土質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火材料反應(yīng)可形成酸式磷酸鋁鋁質(zhì)耐火材料反應(yīng)可形成酸式磷酸鋁A1(H

39、A1(H2 2POPO4 4) )3 3。無(wú)論是磷酸與耐火材料。無(wú)論是磷酸與耐火材料反應(yīng)形成的磷酸鋁，還是直接使用這類(lèi)酸式磷酸鹽作為給合劑，因其具反應(yīng)形成的磷酸鋁，還是直接使用這類(lèi)酸式磷酸鹽作為給合劑，因其具有相當(dāng)強(qiáng)的膠凝性，可將一些不定形耐火材料粘結(jié)成為堅(jiān)強(qiáng)的整體，故有相當(dāng)強(qiáng)的膠凝性，可將一些不定形耐火材料粘結(jié)成為堅(jiān)強(qiáng)的整體，故應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。 (1) (1) 磷酸鋁的凝結(jié)與硬化磷酸鋁的凝結(jié)與硬化。酸式磷酸鋁在加熱過(guò)程中，變成焦磷酸。酸式磷酸鋁在加熱過(guò)程中，變成焦磷酸鋁和偏磷酸鋁，并隨之發(fā)生如下聚合反應(yīng)：鋁和偏磷酸鋁，并隨之發(fā)生如下聚合反應(yīng)：2A1(H2PO4)3 A12(H2P2O7)

40、3+ 3H2OnA1 (H2P3O10) + n/2 H2O A1(PO3)3 + H2O A1(PO3)3nA12(H2P2O7)3nA1 (H2P3O10)250300300400n A1(PO3)3 500500 7.1.2.3 7.1.2.3 磷酸及磷酸鹽結(jié)合劑磷酸及磷酸鹽結(jié)合劑 上述脫水過(guò)程，雖有失重并發(fā)生收縮，但因結(jié)合劑用量少，結(jié)合體上述脫水過(guò)程，雖有失重并發(fā)生收縮，但因結(jié)合劑用量少，結(jié)合體體積較穩(wěn)定，只氣孔率有所提高。強(qiáng)度不僅未降，反而由于此種新化合體積較穩(wěn)定，只氣孔率有所提高。強(qiáng)度不僅未降，反而由于此種新化合物的形成和聚合以及同時(shí)形成較強(qiáng)的粘附作用，使結(jié)合體的強(qiáng)度顯著提物的形成

41、和聚合以及同時(shí)形成較強(qiáng)的粘附作用，使結(jié)合體的強(qiáng)度顯著提高。由于磷酸鋁結(jié)合劑只有在遠(yuǎn)高于常溫的條件下高。由于磷酸鋁結(jié)合劑只有在遠(yuǎn)高于常溫的條件下( (約約500500左右左右) )才可獲才可獲得相當(dāng)高的強(qiáng)度，故常稱(chēng)為得相當(dāng)高的強(qiáng)度，故常稱(chēng)為熱硬性結(jié)合劑熱硬性結(jié)合劑。 (2) (2) 磷酸鋁硬化體在高溫下的變化磷酸鋁硬化體在高溫下的變化。隨著溫度的提高，從。隨著溫度的提高，從500-500-900900，硬化體的冷態(tài)強(qiáng)度雖逐漸降低，但熱態(tài)強(qiáng)度卻持續(xù)增長(zhǎng)。，硬化體的冷態(tài)強(qiáng)度雖逐漸降低，但熱態(tài)強(qiáng)度卻持續(xù)增長(zhǎng)。與水與水泥結(jié)合劑相比，此種結(jié)合劑硬化體的中溫強(qiáng)度較高，可認(rèn)為是一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)泥結(jié)合劑相比，此種結(jié)合劑

42、硬化體的中溫強(qiáng)度較高，可認(rèn)為是一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。從從10001000左右到左右到1300-15001300-1500為止，硬化體中的各種磷酸鋁，都先后分為止，硬化體中的各種磷酸鋁，都先后分解成解成AlPOAlPO4 4和和P P2 2O O5 5。P P2 2O O5 5揮發(fā)后，只殘留揮發(fā)后，只殘留AlPOAlPO4 4。此種殘留。此種殘留AlPOAlPO4 4在高于在高于17601760還可分解，只殘留還可分解，只殘留AlAl2 2O O3 3。隨磷酸鹽的分解和。隨磷酸鹽的分解和P P2 2O O5 5的揮發(fā)，強(qiáng)度有的揮發(fā)，強(qiáng)度有所降低。當(dāng)硬化體中含有雜質(zhì)，在高溫下出現(xiàn)液相時(shí)，熱態(tài)強(qiáng)度有顯著所降低。

43、當(dāng)硬化體中含有雜質(zhì)，在高溫下出現(xiàn)液相時(shí)，熱態(tài)強(qiáng)度有顯著降低。但冷態(tài)強(qiáng)度因燒結(jié)卻有提高。降低。但冷態(tài)強(qiáng)度因燒結(jié)卻有提高。 澆注料常用的其它結(jié)合劑還有氯化物和硫酸鹽等無(wú)機(jī)物澆注料常用的其它結(jié)合劑還有氯化物和硫酸鹽等無(wú)機(jī)物。其中，硫。其中，硫酸鋁水解生成堿式鹽，然后生成氫氧化鋁，并逐漸形成氫氧化鋁凝膠體酸鋁水解生成堿式鹽，然后生成氫氧化鋁，并逐漸形成氫氧化鋁凝膠體而凝結(jié)硬化，故在不定形耐火材料中應(yīng)用也較普遍。另外，而凝結(jié)硬化，故在不定形耐火材料中應(yīng)用也較普遍。另外，生產(chǎn)堿性不生產(chǎn)堿性不定形耐火材料常用氯化鎂定形耐火材料常用氯化鎂。生產(chǎn)高鋁質(zhì)、鋯質(zhì)和其它中性耐火材料也常。生產(chǎn)高鋁質(zhì)、鋯質(zhì)和其它中性耐火

44、材料也常用聚氯化鋁。用聚氯化鋁。 由于結(jié)合劑在不定形耐火材料中的重要作用，通常，也按所用結(jié)合由于結(jié)合劑在不定形耐火材料中的重要作用，通常，也按所用結(jié)合劑的品種，將澆注料分類(lèi)并命名，如鋁酸鹽水泥澆注料、水玻璃澆注料、劑的品種，將澆注料分類(lèi)并命名，如鋁酸鹽水泥澆注料、水玻璃澆注料、磷酸鹽澆注料等。磷酸鹽澆注料等。7.1.2.4 7.1.2.4 其它結(jié)合劑其它結(jié)合劑7.1.3 7.1.3 澆注料的配制與施工澆注料的配制與施工7.1.3.1 7.1.3.1 澆注料的配合澆注料的配合 (1) (1) 顆粒料的配合顆粒料的配合。對(duì)各級(jí)粒度的顆粒料，根據(jù)最緊密堆積原則進(jìn)。對(duì)各級(jí)粒度的顆粒料，根據(jù)最緊密堆積原

45、則進(jìn)行配合。行配合。 由于澆注料多用于構(gòu)成各種斷面較大的構(gòu)筑物和制成大型砌塊，粒由于澆注料多用于構(gòu)成各種斷面較大的構(gòu)筑物和制成大型砌塊，粒狀料的極限粒度可相應(yīng)增大。但是，為避免粗顆粒與水泥石之間在加熱狀料的極限粒度可相應(yīng)增大。但是，為避免粗顆粒與水泥石之間在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的脹縮差值過(guò)大，而破壞兩者的結(jié)合，除應(yīng)選用低膨脹性的過(guò)程中產(chǎn)生的脹縮差值過(guò)大，而破壞兩者的結(jié)合，除應(yīng)選用低膨脹性的粒狀料以外，也應(yīng)適當(dāng)控制極限粒度。一般認(rèn)為，振動(dòng)成型者應(yīng)控制在粒狀料以外，也應(yīng)適當(dāng)控制極限粒度。一般認(rèn)為，振動(dòng)成型者應(yīng)控制在10-15mm10-15mm以下；機(jī)壓成型者應(yīng)小于以下；機(jī)壓成型者應(yīng)小于l0mml0mm；

46、對(duì)大型制品或整體構(gòu)筑物不應(yīng)大；對(duì)大型制品或整體構(gòu)筑物不應(yīng)大于于25mm25mm；皆應(yīng)；皆應(yīng)小于斷面最小尺寸的五分之一小于斷面最小尺寸的五分之一。 各級(jí)顆粒料的配比，一般為各級(jí)顆粒料的配比，一般為3-43-4級(jí)，顆粒料的總量約占級(jí)，顆粒料的總量約占60-70%60-70%。 在高溫下體積穩(wěn)定且細(xì)度很高的粉狀摻合料，特別是其中還有一部在高溫下體積穩(wěn)定且細(xì)度很高的粉狀摻合料，特別是其中還有一部分超細(xì)粉的摻合料，對(duì)澆注料的常溫和高溫性質(zhì)都有積極作用，應(yīng)配以分超細(xì)粉的摻合料，對(duì)澆注料的常溫和高溫性質(zhì)都有積極作用，應(yīng)配以適當(dāng)數(shù)量，一般認(rèn)為細(xì)粉用量在適當(dāng)數(shù)量，一般認(rèn)為細(xì)粉用量在30-40%30-40%為宜。

47、為宜。 (2) (2) 結(jié)合劑及促凝劑的確定。結(jié)合劑及促凝劑的確定。當(dāng)制造由非堿性粒狀料組成的澆注料時(shí)，當(dāng)制造由非堿性粒狀料組成的澆注料時(shí)，一般多采用水泥作結(jié)合劑。采用水泥作結(jié)合劑，應(yīng)兼顧對(duì)硬化體的常溫和一般多采用水泥作結(jié)合劑。采用水泥作結(jié)合劑，應(yīng)兼顧對(duì)硬化體的常溫和高溫性質(zhì)的要求，盡量選用快硬高強(qiáng)而含易熔物較低的水泥，其用量應(yīng)適高溫性質(zhì)的要求，盡量選用快硬高強(qiáng)而含易熔物較低的水泥，其用量應(yīng)適當(dāng)，一般認(rèn)為不宜超過(guò)當(dāng)，一般認(rèn)為不宜超過(guò)12-15%12-15%。為避免硬化體的中溫強(qiáng)度降低和提高其耐。為避免硬化體的中溫強(qiáng)度降低和提高其耐高溫的性能，水泥用量應(yīng)盡量減少，而代以超細(xì)粉的摻合料。高溫的性能

48、，水泥用量應(yīng)盡量減少，而代以超細(xì)粉的摻合料。 若采用磷酸或磷酸鹽作結(jié)合劑，則應(yīng)視對(duì)澆注料硬化體性質(zhì)的要求和若采用磷酸或磷酸鹽作結(jié)合劑，則應(yīng)視對(duì)澆注料硬化體性質(zhì)的要求和施工特點(diǎn)，采用相應(yīng)濃度的稀釋磷酸或磷酸鹽溶液。以濃度為施工特點(diǎn)，采用相應(yīng)濃度的稀釋磷酸或磷酸鹽溶液。以濃度為50%50%左右的左右的磷酸計(jì)，其外加用量一般控制在磷酸計(jì)，其外加用量一般控制在11-14%11-14%。若以磷酸鋁為結(jié)合劑，當(dāng)。若以磷酸鋁為結(jié)合劑，當(dāng)AlAl2 2O O3 3/P/P2 2O O5 5的分子比為的分子比為1:3.21:3.2，相對(duì)密度為，相對(duì)密度為1.41.4時(shí)，外加用量宜控制在時(shí)，外加用量宜控制在13%

49、13%左左右。由于此種結(jié)合劑配制的澆注料硬化體在未熱處理前凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度右。由于此種結(jié)合劑配制的澆注料硬化體在未熱處理前凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度很低，故常外加少量堿性材料以促進(jìn)凝固。若以普通高鋁水泥作促凝劑，很低，故常外加少量堿性材料以促進(jìn)凝固。若以普通高鋁水泥作促凝劑，一般外加量為一般外加量為2-3%2-3%。 若采用水玻璃，應(yīng)控制其模數(shù)及密度。當(dāng)用模數(shù)為若采用水玻璃，應(yīng)控制其模數(shù)及密度。當(dāng)用模數(shù)為2.4-3.02.4-3.0，密度為，密度為1.30-1.401.30-1.40者時(shí)，一般用量為者時(shí)，一般用量為13-15%13-15%。若用硅氟酸鈉促硬劑，其用量一般。若用硅氟酸鈉促硬劑，其用量一般占

50、水玻璃的占水玻璃的10-12%10-12%。 7.1.3.2 7.1.3.2 澆注料的困料澆注料的困料 以水泥結(jié)合的澆注料制成混合料后，不久即凝固硬化，不應(yīng)困料。以水泥結(jié)合的澆注料制成混合料后，不久即凝固硬化，不應(yīng)困料。7.1.3.3 7.1.3.3 澆注料的澆注與成型澆注料的澆注與成型 多數(shù)澆注料僅經(jīng)澆注或再經(jīng)振動(dòng)，即可使混合料中的組分互相排列緊多數(shù)澆注料僅經(jīng)澆注或再經(jīng)振動(dòng)，即可使混合料中的組分互相排列緊密和充滿(mǎn)模型。密和充滿(mǎn)模型。7.1.3.4 7.1.3.4 養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù) 澆注料成型后，必須根據(jù)結(jié)合劑的硬化特性，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行澆注料成型后，必須根據(jù)結(jié)合劑的硬化特性，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行養(yǎng)護(hù)

51、，促其硬化。養(yǎng)護(hù)，促其硬化。鋁酸鈣水泥要在適當(dāng)?shù)臏囟燃俺睗駰l件下養(yǎng)護(hù)，其中普鋁酸鈣水泥要在適當(dāng)?shù)臏囟燃俺睗駰l件下養(yǎng)護(hù)，其中普通高鋁水泥應(yīng)首先在較低通高鋁水泥應(yīng)首先在較低( (35)35)溫度下養(yǎng)護(hù)，凝固后澆水或浸水養(yǎng)護(hù)溫度下養(yǎng)護(hù)，凝固后澆水或浸水養(yǎng)護(hù)3 3天；低鈣高鋁水泥養(yǎng)護(hù)天；低鈣高鋁水泥養(yǎng)護(hù)7 7天，或蒸氣養(yǎng)護(hù)天，或蒸氣養(yǎng)護(hù)2424小時(shí)。對(duì)某些金屬無(wú)機(jī)鹽要經(jīng)小時(shí)。對(duì)某些金屬無(wú)機(jī)鹽要經(jīng)干燥和烘烤。如水玻璃結(jié)合者要在干燥和烘烤。如水玻璃結(jié)合者要在15-2515-25下空氣中存放下空氣中存放3-53-5天，不許受天，不許受潮，也可再經(jīng)潮，也可再經(jīng)300300以下烘烤。但絕不可在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)，更

52、不許澆水，以下烘烤。但絕不可在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)，更不許澆水，因硅酸凝膠吸水膨脹，失去粘結(jié)性，水溶出后，強(qiáng)度更急劇降低。磷酸鹽因硅酸凝膠吸水膨脹，失去粘結(jié)性，水溶出后，強(qiáng)度更急劇降低。磷酸鹽制成者，可先在制成者，可先在2020以上的空氣中養(yǎng)護(hù)以上的空氣中養(yǎng)護(hù)3 3天以上，然后再經(jīng)天以上，然后再經(jīng)350-450350-450烘烘烤。未烘烤前，也不許受潮和浸水。烤。未烘烤前，也不許受潮和浸水。7.1.3.5 7.1.3.5 烘烤烘烤 制訂烘烤制度的基本原則是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其它物相變制訂烘烤制度的基本原則是升溫速度與可能產(chǎn)生的脫水及其它物相變化和變形要相適應(yīng)化和變形要相適應(yīng)。在急劇產(chǎn)生上述變

53、化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚。在急劇產(chǎn)生上述變化的某些溫度階段內(nèi)，應(yīng)緩慢升溫甚至保溫相當(dāng)時(shí)間。若烘烤不當(dāng)或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生至保溫相當(dāng)時(shí)間。若烘烤不當(dāng)或不經(jīng)烘烤立即快速升溫投入使用，極易產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋，甚至松散倒塌，在特大特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。硬化體的烘嚴(yán)重裂紋，甚至松散倒塌，在特大特厚部位甚至可能發(fā)生爆炸。硬化體的烘烤速度依結(jié)合劑及構(gòu)筑物斷面尺寸不同而異。以水泥澆注料而論，可大致分烤速度依結(jié)合劑及構(gòu)筑物斷面尺寸不同而異。以水泥澆注料而論，可大致分為三個(gè)階段：為三個(gè)階段： (1) (1) 排除游離水排除游離水。以。以10-20/h10-20/h的速度升溫到的速度升溫到

54、110-115110-115后保溫后保溫24-4824-48小小時(shí)。時(shí)。 (2) (2) 排除結(jié)晶水排除結(jié)晶水。以。以15-30/h15-30/h的速度升溫到的速度升溫到350350，保溫，保溫24-4824-48小時(shí)。小時(shí)。 (3) (3) 均熱階段均熱階段。以。以15-20/h15-20/h升溫到升溫到600600，保溫，保溫16-3216-32小時(shí)。然后以小時(shí)。然后以20-20-40/h40/h升溫到工作溫度。構(gòu)筑物斷面大者升溫速度取下限，保溫取上限。升溫到工作溫度。構(gòu)筑物斷面大者升溫速度取下限，保溫取上限。小者相反。小者相反。7.1.4 7.1.4 澆注料的性質(zhì)澆注料的性質(zhì) 澆注料的性

55、質(zhì)受所用原料決定，其中許多性質(zhì)在相當(dāng)大程度上取決于澆注料的性質(zhì)受所用原料決定，其中許多性質(zhì)在相當(dāng)大程度上取決于結(jié)合劑的品種和數(shù)量。另外，也在一定程度上受施工技術(shù)控制。結(jié)合劑的品種和數(shù)量。另外，也在一定程度上受施工技術(shù)控制。(2) (2) 耐高溫性能耐高溫性能 (1) (1) 強(qiáng)度強(qiáng)度 若所用粒狀和粉狀料的材質(zhì)一定，則澆注料的耐高溫性能在相當(dāng)大程若所用粒狀和粉狀料的材質(zhì)一定，則澆注料的耐高溫性能在相當(dāng)大程度上受結(jié)合劑所控制。如在一般鋁酸鈣水泥所配制的澆注料中，多數(shù)或絕度上受結(jié)合劑所控制。如在一般鋁酸鈣水泥所配制的澆注料中，多數(shù)或絕大多數(shù)易熔組分總是包含在水泥石中，所以水泥的用量對(duì)澆注料的耐火度大

56、多數(shù)易熔組分總是包含在水泥石中，所以水泥的用量對(duì)澆注料的耐火度和軟化溫度等高溫性質(zhì)的影響也十分顯著。和軟化溫度等高溫性質(zhì)的影響也十分顯著。 7.1.5 7.1.5 澆注料的應(yīng)用澆注料的應(yīng)用 耐火度/ 1420 10 1365 1310 15 20 25 1530 1475 水泥量/% 圖圖7-4 7-4 澆注料的耐火度與水泥用量的關(guān)系澆注料的耐火度與水泥用量的關(guān)系 可塑耐火材料是由粒狀和粉狀物料與可塑粘土等結(jié)合劑和增塑劑配可塑耐火材料是由粒狀和粉狀物料與可塑粘土等結(jié)合劑和增塑劑配合，加少量水分，經(jīng)充分混練，所組成的一種呈硬泥膏狀并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)合，加少量水分，經(jīng)充分混練，所組成的一種呈硬泥膏狀并

57、在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高可塑性的不定形耐火材料。保持較高可塑性的不定形耐火材料。 粒狀和粉狀料是可塑料的主要組分粒狀和粉狀料是可塑料的主要組分，一般約占總重的，一般約占總重的70-85%70-85%。它可。它可由各種材質(zhì)的耐火原料制成，并常依材質(zhì)對(duì)可塑料進(jìn)行分類(lèi)并命名。由于由各種材質(zhì)的耐火原料制成，并常依材質(zhì)對(duì)可塑料進(jìn)行分類(lèi)并命名。由于這種不定形耐火材料主要用于不直接與熔融物接觸的各種加熱爐中，一般這種不定形耐火材料主要用于不直接與熔融物接觸的各種加熱爐中，一般多采用粘土熟料和高鋁質(zhì)熟料。輕質(zhì)可塑料可由輕質(zhì)粒狀料制得。多采用粘土熟料和高鋁質(zhì)熟料。輕質(zhì)可塑料可由輕質(zhì)粒狀料制得。 可塑性粘土是可塑料的

58、重要組分可塑性粘土是可塑料的重要組分。它只占可塑料總重的。它只占可塑料總重的10-25%10-25%，但，但對(duì)可塑料和其硬化體的結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)可塑料的可塑性，對(duì)可塑料和其硬化對(duì)可塑料和其硬化體的結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)可塑料的可塑性，對(duì)可塑料和其硬化體的體積穩(wěn)定性和耐火性都有很大影響。在一定意義上，可認(rèn)為粘土的性體的體積穩(wěn)定性和耐火性都有很大影響。在一定意義上，可認(rèn)為粘土的性質(zhì)和數(shù)量控制著可塑料的性質(zhì)。質(zhì)和數(shù)量控制著可塑料的性質(zhì)。7.2 7.2 可塑耐火材料可塑耐火材料 可塑料一般要求具有較高的可塑性，而且經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后，仍具有一定可塑料一般要求具有較高的可塑性，而且經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后，仍具有一定的可塑性。的可

59、塑性。7.2.1 7.2.1 可塑料的性質(zhì)可塑料的性質(zhì)7.2.1.1 7.2.1.1 可塑料的工作性可塑料的工作性 可塑性除與粘土特性和粘土用量有關(guān)以外，主要取決于水分的數(shù)量，它可塑性除與粘土特性和粘土用量有關(guān)以外，主要取決于水分的數(shù)量，它隨水量的增多而提高。但水量過(guò)多會(huì)帶來(lái)不利的影響，一般以隨水量的增多而提高。但水量過(guò)多會(huì)帶來(lái)不利的影響，一般以5-10%5-10%為宜。為宜。 為了盡量控制可塑料中的粘土用量和減少用水量，可外加增塑劑。其為了盡量控制可塑料中的粘土用量和減少用水量，可外加增塑劑。其增塑作用可能有以下幾種增塑作用可能有以下幾種：使粘土顆粒的吸濕性提高，使粘土微粒分散并被：使粘土顆

60、粒的吸濕性提高，使粘土微粒分散并被水膜包裹；使粘土中腐殖物分散并使粘土顆粒溶膠化；使粘土水膜包裹；使粘土中腐殖物分散并使粘土顆粒溶膠化；使粘土水系統(tǒng)中的水系統(tǒng)中的粘土微粒間的靜電斥力增高，穩(wěn)定溶膠；將阻礙溶膠化的離子作為不溶性的粘土微粒間的靜電斥力增高，穩(wěn)定溶膠；將阻礙溶膠化的離子作為不溶性的鹽排除于系統(tǒng)之外，等等。可作為增塑劑的材料很多，如紙漿廢液、環(huán)烷酸、鹽排除于系統(tǒng)之外，等等?？勺鳛樵鏊軇┑牟牧虾芏啵缂垵{廢液、環(huán)烷酸、木素璜酸鹽、木素磷酸鹽、木素鉻酸鹽以及其它無(wú)機(jī)和有機(jī)的膠體保護(hù)劑。木素璜酸鹽、木素磷酸鹽、木素鉻酸鹽以及其它無(wú)機(jī)和有機(jī)的膠體保護(hù)劑。 欲使可塑料的可塑性在其保存期內(nèi)無(wú)顯著