低水泥耐火澆注料表面損毀的原因分析及對策

近年來，不定型耐火材料在整個耐火材料中所占的比例在不斷增大，其中增加多的是澆注料，澆注料使用量的增加主要是因為開發(fā)了低水泥和超低水泥結合澆注料技術。

通常使用的是以鋁酸鹽水泥為結合劑的低水泥耐火澆注料，在鋁酸鹽水泥結合的耐火澆注料中，有相當一部分產(chǎn)品在施工后的養(yǎng)護過程中，坯體表面容易發(fā)生一些損壞現(xiàn)象，輕則造成表面粉化剝落，重則直接導致坯體失去結合強度而粉化坍塌。

低水泥耐火澆注料

尤其對于大型的澆注料預制塊，是一個很大的損失，比如高爐用鐵溝、渣溝預制塊出現(xiàn)表面粉化現(xiàn)象尤為嚴重，所以針對這種現(xiàn)象，對其損毀機理進行了分析，制定了切實可行的避免或減輕澆注料表面損毀的方法和對策。

1、低水泥耐火澆注料表面損毀的現(xiàn)象

通常在低水泥耐火澆注料生產(chǎn)后自然養(yǎng)護過程中，24h 之內(nèi)為自然反應排氣階段，坯體微熱，表面慢慢硬化，經(jīng)過 3～5 天的放置后，表面就會出現(xiàn)起皮現(xiàn)象，在氣泡孔隙的周圍出現(xiàn)白色的細粒，輕輕用手按壓發(fā)現(xiàn)表面 3～5mm 已經(jīng)發(fā)軟，并逐漸粉化剝落，有的甚至達 10～15mm，這勢必影響產(chǎn)品的結構強度，導致產(chǎn)品使用壽命大大降低，以至不能使用。取剛澆注凝結的樣品和粉化后的樣品進行物理指標檢測，其結果見表 1。

2、低水泥耐火澆注料表面損毀的原因分析

2.1 “堿雜質”引起的表面粉化

在耐火澆注料的配方中，主要的耐火原料、水泥和鈉鹽外加劑等，都含有可溶性的鈉，在低檔的耐火原料中，堿金屬雜質含量往往比較高，外加劑也會引入鈉離子，而水泥的增加，的堿性增大，同時生成的水化礦物相也相對較多，在這些可溶堿的存在下發(fā)生一系列的反應。

澆注料中可溶性堿遇水解離，與空氣中的二氧化碳反應會產(chǎn)生碳酸鹽物，同時水泥水化，二者會繼續(xù)反應。不斷分解鈣化。

只要有水泥水化產(chǎn)物存在，以上反應就將循環(huán)進行，產(chǎn)物的不斷分解，澆注料坯體就會由表及里發(fā)生損壞。

澆注料中可溶堿的存在，增加了CO2的溶解度，是反應快速進行的重要前提。堿性越大，水化礦物相越多，則越有利于反應的進行。

2.2 養(yǎng)護的環(huán)境溫度和濕度

澆注料在澆注成型后，通常養(yǎng)護溫度在 15～20℃，大型的預制塊，為了養(yǎng)護強度的增加，會進入低溫窯進行 30～35℃的養(yǎng)護，經(jīng)過觀察，養(yǎng)護溫度的提高能增強坯體的強度和使用壽命，并且坯體表面出現(xiàn)粉化的現(xiàn)象也相應減少?？梢娕黧w養(yǎng)護環(huán)境溫度和濕度，是損毀發(fā)生的一個重大因素。一般而言，濕度越大，越容易潤濕澆注料坯體內(nèi)的氣孔，在潮濕的條件下，澆注料中可溶堿的解離更容易，上文2.1 所述的反應進行的更順利。

2.3 坯體的致密度的影響

坯體的致密度也是引起澆注料表面粉化的一個重要因素，當坯體的致密度低時，氣孔率增大，空氣中的水幾二氧化碳可以更容易地通過擴散進入坯體中，使得損毀反應發(fā)生，導致坯體由表及里的分解粉化。

2.4 施工加水量的影響

澆注料的初期強度及施工性能均與施工加水量有很大的關系，加水量多施工性能能好些，但對坯體的初期強度及致密度都有一定的副作用，同時加水量多勢必增加水化反應，更容易使坯體表面粉化的發(fā)生?？刂萍铀浚趾茈y達到施工的性能要求，所以施工的加水量也是一個產(chǎn)生損毀的影響因素。

3、澆注料表面損毀的解決辦法

根據(jù)現(xiàn)有的對澆注料表面產(chǎn)生損毀的原因分析，采用相應的措施來防止或降低表面損毀的程度。

3.1 采用高純度的原料

高純度，高致密度的原料，可以減低可溶性堿金屬的含量，例如耐火礬土骨料盡量選用回轉窯煅燒，雜質少、體積密度高的，或采用致密剛玉為骨料，對于不經(jīng)過煅燒的原料在雜質含量上嚴格控制，同時盡量少的控制加入量。

3.2 合理選用外加劑的種類

傳統(tǒng)的澆注料外加劑通常采用的是木質素鈣鹽及鈉鹽，使得澆注料的堿金屬含量增加，加速了水化分解的反應，經(jīng)過調(diào)整，試驗了新型的復合減水劑，減少鈣鹽的加入，并在加入量上嚴格控制，通過實驗室驗證后在生產(chǎn)中進行了試驗，改變外加劑的種類，并達到佳的加入量，坯體表面粉化的現(xiàn)象得到了改善，從 3～5 天延長到一周左右，同時坯體的強度也有所提高。不同的外加劑對澆注料性能的影響見表 2。這樣，再結合干燥時間的控制，盡早干燥，增強早期強度，現(xiàn)在坯體表面粉化已經(jīng)很少發(fā)生了。

3.3 施工用水的控制

加強了對施工水質的控制，盡量將水在生產(chǎn)之前先在大的容器中進行沉淀，避免水渾濁和混有雜質等，以減少其它能提高水泥水化速度的外加物的進入。

3.4 施工環(huán)境的控制

增強早期強度為了減少和降低澆注料的表面和空氣的接觸程度，采取了表面覆蓋的方法來封閉表面氣孔，盡量隔絕二氧化碳和水汽向澆注料坯體中的擴散，從而阻止損毀反應。同時為盡早使坯體干燥，加強了廠房的保溫，并在必要的情況下，將坯體進入低溫窯干燥后脫模，使坯體在 36h 的佳養(yǎng)護期內(nèi)硬化，保證澆注體的強度。

4、結論

通過以上對低水泥耐火澆注料預制塊坯體表面發(fā)生損毀的原因分析，按照相應的解決方法并在生產(chǎn)中試驗，已經(jīng)取得了明顯的效果，表面粉化層厚度從 5mm 左右減少到基本消失，同時，施工加水量減少 2%，使?jié)沧⒘系膹姸忍岣吡私?10MPa，這對提高預制塊的使用壽命起到了很好的作用。