低水泥耐火澆注料表面損毀的原因分析及對(duì)策

近年來(lái)，不定型耐火材料在整個(gè)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?yàn)殚_(kāi)發(fā)了低水泥和超低水泥結(jié)合澆注料技術(shù)。

通常使用的是以鋁酸鹽水泥為結(jié)合劑的低水泥耐火澆注料，在鋁酸鹽水泥結(jié)合的耐火澆注料中，有相當(dāng)一部分產(chǎn)品在施工后的養(yǎng)護(hù)過(guò)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(dǎo)致坯體失去結(jié)合強(qiáng)度而粉化坍塌。

低水泥耐火澆注料

尤其對(duì)于大型的澆注料預(yù)制塊，是一個(gè)很大的損失，比如高爐用鐵溝、渣溝預(yù)制塊出現(xiàn)表面粉化現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，所以針對(duì)這種現(xiàn)象，對(duì)其損毀機(jī)理進(jìn)行了分析，制定了切實(shí)可行的避免或減輕澆注料表面損毀的方法和對(duì)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(hù)過(guò)程中，24h 之內(nèi)為自然反應(yīng)排氣階段，坯體微熱，表面慢慢硬化，經(jīng)過(guò) 3～5 天的放置后，表面就會(huì)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象，在氣泡孔隙的周?chē)霈F(xiàn)白色的細(xì)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(dá) 10～15mm，這勢(shì)必影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)致產(chǎn)品使用壽命大大降低，以至不能使用。取剛澆注凝結(jié)的樣品和粉化后的樣品進(jìn)行物理指標(biāo)檢測(cè)，其結(jié)果見(jiàn)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(zhì)”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(zhì)含量往往比較高，外加劑也會(huì)引入鈉離子，而水泥的增加，的堿性增大，同時(shí)生成的水化礦物相也相對(duì)較多，在這些可溶堿的存在下發(fā)生一系列的反應(yīng)。

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

只要有水泥水化產(chǎn)物存在，以上反應(yīng)就將循環(huán)進(jìn)行，產(chǎn)物的不斷分解，澆注料坯體就會(huì)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(yīng)快速進(jìn)行的重要前提。堿性越大，水化礦物相越多，則越有利于反應(yīng)的進(jìn)行。

2.2 養(yǎng)護(hù)的環(huán)境溫度和濕度

澆注料在澆注成型后，通常養(yǎng)護(hù)溫度在 15～20℃，大型的預(yù)制塊，為了養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的增加，會(huì)進(jìn)入低溫窯進(jìn)行 30～35℃的養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過(guò)觀察，養(yǎng)護(hù)溫度的提高能增強(qiáng)坯體的強(qiáng)度和使用壽命，并且坯體表面出現(xiàn)粉化的現(xiàn)象也相應(yīng)減少。可見(jiàn)坯體養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度和濕度，是損毀發(fā)生的一個(gè)重大因素。一般而言，濕度越大，越容易潤(rùn)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(yīng)進(jìn)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(gè)重要因素，當(dāng)坯體的致密度低時(shí)，氣孔率增大，空氣中的水幾二氧化碳可以更容易地通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入坯體中，使得損毀反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)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(qiáng)度及施工性能均與施工加水量有很大的關(guān)系，加水量多施工性能能好些，但對(duì)坯體的初期強(qiáng)度及致密度都有一定的副作用，同時(shí)加水量多勢(shì)必增加水化反應(yīng)，更容易使坯體表面粉化的發(fā)生?？刂萍铀浚趾茈y達(dá)到施工的性能要求，所以施工的加水量也是一個(gè)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(duì)澆注料表面產(chǎn)生損毀的原因分析，采用相應(yīng)的措施來(lái)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(zhuǎn)窯煅燒，雜質(zhì)少、體積密度高的，或采用致密剛玉為骨料，對(duì)于不經(jīng)過(guò)煅燒的原料在雜質(zhì)含量上嚴(yán)格控制，同時(shí)盡量少的控制加入量。

3.2 合理選用外加劑的種類(lèi)

傳統(tǒng)的澆注料外加劑通常采用的是木質(zhì)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(yīng)，經(jīng)過(guò)調(diào)整，試驗(yàn)了新型的復(fù)合減水劑，減少鈣鹽的加入，并在加入量上嚴(yán)格控制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證后在生產(chǎn)中進(jìn)行了試驗(yàn)，改變外加劑的種類(lèi)，并達(dá)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(zhǎng)到一周左右，同時(shí)坯體的強(qiáng)度也有所提高。不同的外加劑對(duì)澆注料性能的影響見(jiàn)表 2。這樣，再結(jié)合干燥時(shí)間的控制，盡早干燥，增強(qiáng)早期強(qiáng)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(qiáng)了對(duì)施工水質(zhì)的控制，盡量將水在生產(chǎn)之前先在大的容器中進(jìn)行沉淀，避免水渾濁和混有雜質(zhì)等，以減少其它能提高水泥水化速度的外加物的進(jìn)入。

3.4 施工環(huán)境的控制

增強(qiáng)早期強(qiáng)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(lái)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(kuò)散，從而阻止損毀反應(yīng)。同時(shí)為盡早使坯體干燥，加強(qiáng)了廠房的保溫，并在必要的情況下，將坯體進(jìn)入低溫窯干燥后脫模，使坯體在 36h 的佳養(yǎng)護(hù)期內(nèi)硬化，保證澆注體的強(qiáng)度。

4、結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)低水泥耐火澆注料預(yù)制塊坯體表面發(fā)生損毀的原因分析，按照相應(yīng)的解決方法并在生產(chǎn)中試驗(yàn)，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(shí)，施工加水量減少 2%，使?jié)沧⒘系膹?qiáng)度提高了近 10MPa，這對(duì)提高預(yù)制塊的使用壽命起到了很好的作用。