不定形耐火材料的特征及施工

特殊成型不定形耐火材料是指用自流、泵送和噴射方式成型耐火材料。簡(jiǎn)而言之，自流澆注料適合不易進(jìn)行振動(dòng)成型的部位；泵送料適合用于距離長(zhǎng)、高差大、數(shù)量多和速度快的施工；噴射料適合用于不便支模的部位。在發(fā)達(dá)，自流、泵送和噴射成型耐火材料已得到廣泛推廣。在我國(guó)，這些新型不定形耐火材料將具有更大的發(fā)展空間。

自流不定形耐火材料

特征，實(shí)現(xiàn)，性能

1.自流的特征

自流料是一種具有流動(dòng)性、填充性和穩(wěn)定性的，能夠依靠自行流動(dòng)形成致密襯體的耐火澆注料。

所謂流動(dòng)性就是依靠澆注料的自重克服阻力，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)。充填性就是澆注料能夠通過(guò)間隙，不發(fā)生塞流。穩(wěn)定性就是澆注料不發(fā)生離析、泌水。此外，自流澆注料還應(yīng)該具有良好的燒后性能。一般情況下，自流量的流動(dòng)性用自流率來(lái)表示。

測(cè)量自流率所用的模具是一個(gè)截頂圓錐，其上部直徑為70mm，下部直徑為100mm,高度為50mm。測(cè)量時(shí)，將攪拌好的澆注料倒入模中，待物料充滿(mǎn)模型后，把超出模上口的物料刮去，隨即垂直提起錐模，讓物料在玻璃板上自動(dòng)流動(dòng)，1min后，測(cè)量平板上物料的直徑和與之垂直的直徑，取平均值后，再計(jì)算流動(dòng)率。

一般情況下，自流料的自流率控制在50%-之間。如果自流值過(guò)小，物料流動(dòng)性差，施工時(shí)澆注料不能充滿(mǎn)模型，形成致密的襯體；如果自流值過(guò)大，物料在施工時(shí)就可能出現(xiàn)偏析。

2.自流的實(shí)現(xiàn)

自流料的流動(dòng)性大小取決于粒度組成和液相性質(zhì)，也就是骨料間的摩擦力，以及漿體的黏度和屈服應(yīng)力。

一旦重力產(chǎn)生剪應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力，澆注料就發(fā)生流動(dòng)。自流料需要中等偏低的黏度，如果黏度過(guò)大，漿體就不能流動(dòng)。如果黏度過(guò)小，則又可能發(fā)生離析。

澆注料中，首先，粉體與水混合后成為凈漿；接著，細(xì)骨料懸浮在凈漿中成為砂漿；后，粗骨料懸浮在砂漿中成為澆注料。

低水泥澆注料中，骨料比例較大，骨料之間有許多的直接接觸點(diǎn)，妨礙了物料的流動(dòng)。因而，需要振動(dòng)才能使?jié)沧⒘狭鲃?dòng)。相反，自流澆注料含骨料較少，含基質(zhì)較多，這樣骨料顆粒之間的直接接觸很少，細(xì)粉與水形成連續(xù)的流體，物料在重力作用下，就可以流動(dòng)。

為了具有一定的抗離析性，自流澆注料中有足夠的細(xì)骨料。這樣，才有助于提高砂漿的密度和黏度。砂漿的密度增大，砂漿的浮力也隨之增大，抵消了粗骨料所受的部分重力，有利于延緩粗骨料的下沉。砂漿的黏度增大，使砂漿更容易裹攜粗骨料流動(dòng)，也有利于減少離析。

為保持良好的流動(dòng)性，自流澆注料摻有較多細(xì)粉和微粉。這樣，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、干燥和煅燒后，自流料就容易發(fā)生較大的收縮或瓷化。所以，自流澆注料需要添加三石等膨脹性物質(zhì)，以抵消燒成收縮，還需要控制微粉的配比、控制結(jié)合相的成分和形成過(guò)程，抑制燒后過(guò)致密化。若控制得法，自流耐火澆注料可以獲得接近低水泥澆注料的理化性能。

3.自流料的性能

為獲得良好的流動(dòng)性，自流澆注料增大了粉體含量，且使用了大量微粉和外加劑。這樣，就顯著增加了成本。另一方面，自流料仍不能完全解決需水量大、氣孔率高、體積密度和強(qiáng)度低、燒結(jié)能力強(qiáng)的問(wèn)題。

與低水泥澆注料比較，自流澆注料的加水量多，體積密度小，顯氣孔率大。自流澆注料經(jīng)105℃和1400℃處理后強(qiáng)度較低，但1600℃強(qiáng)度很高。自流澆注料的流動(dòng)性好，可以在形狀復(fù)雜或尺寸狹窄的空間中流動(dòng)，借助自重成型，獲得致密的整體性襯料。所以，自流澆注料適合于不便施工或難以采用其他成型方法獲得致密襯體的特殊部位。

泵送不定形耐火材料

特征，實(shí)現(xiàn)，操作

1.泵送的特征

泵送料是指在混凝土泵的壓力推動(dòng)之下，沿輸送管道運(yùn)輸，在管道出口以振動(dòng)、自流、噴射等方式成型的不定形耐火材料。泵送料的優(yōu)點(diǎn)在于：輸送速度和施工速度快，有利于遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)高程的輸送。弄懂泵送工藝，先得弄清泵送原理。

由研究可知：其一，澆注料中的砂漿在壓力作用下潤(rùn)滑管壁，減少了泵送料和管道之間的摩擦力；其二，粗骨料懸浮在灰漿中，減少了泵送料內(nèi)部粗骨料之間的摩擦，并進(jìn)一步減少了泵送料對(duì)管壁的摩擦。由于減少了輸送阻力，不定形耐火材料才得以順利泵送。

堵管的發(fā)生過(guò)程是泵送料發(fā)生離析，漿料先走，骨料滯后。管道內(nèi)，骨料不斷增多，漿料不斷減少。后，無(wú)潤(rùn)滑漿料，石子越積越緊，直到將管道卡死。

泵送料的精髓可用流、聚、凝三個(gè)字表示。所謂流，就是泵送料要有良好的流動(dòng)性，這樣才能有低的輸送阻力。所謂聚，就是泵送料要有良好的黏聚性，這樣才能不離析，不離析，才能不堵管。所謂凝，就是泵送料的初凝時(shí)間要大于1h。這樣在泵送設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，才有足夠的時(shí)間去排除故障，而不至于發(fā)生堵管故障。

2.泵送的實(shí)現(xiàn)

為了制備性能良好的泵送料，需要注意泵送工藝對(duì)于粗骨料、細(xì)骨料和坍落度的要求。

①粗骨料的粒徑與輸送管徑之比小于等于1:4,且粗骨料粗粒部分的含量要少。如果粗骨料過(guò)粗、過(guò)多，就容易發(fā)生堵管。

②采用連續(xù)級(jí)配，粗骨料中針片狀顆粒含量不宜大于10%，也不超過(guò)18%。如果片針狀顆粒過(guò)多，泵送料的和易性就會(huì)變差。

③盡量多用表面光滑的圓形或近似圓形的骨料，盡量少用尖銳扁平的骨料。因?yàn)椋罢叩牧鲃?dòng)性較好。

④配制有抗熱震性要求的耐火材料時(shí)，粗骨料的強(qiáng)度要高于耐火材料強(qiáng)度的1.5-2.0倍。這樣，有利于減少穿骨料斷裂，增多沿骨料斷裂，防止不定形耐火材料燒后發(fā)生脆化。

3.泵送的操作

(1)泵送料管道布置要求

①管道按短距離、少?gòu)濐^布置，以減小輸送阻力。

②高層輸送時(shí)，由水平轉(zhuǎn)垂直時(shí)，彎曲半徑應(yīng)大于500mm。水平管的長(zhǎng)度一般應(yīng)小于垂直管長(zhǎng)度的15%。

③在水平管路中接人管路截止閥。停機(jī)時(shí)間超過(guò)5min時(shí)，應(yīng)關(guān)閉截止閥，防止泵送料倒流，導(dǎo)致堵管。

④泵機(jī)出口、彎管、管道懸空處的管道，都要固定牢固，以防竄動(dòng)引起磨損。

⑤離泵越近，壓力越高。所以，為提高使用壽命，泵出口處使用新管道，較遠(yuǎn)處使用舊管道。

(2)泵送料操作要點(diǎn)

①泵送之前，先用清水從管道泵出，達(dá)到濕潤(rùn)和清潔的目的。

②泵水之后，送砂漿之前，先放入一個(gè)海綿球。然后向料斗內(nèi)加人與泵送料配比相同的砂漿，潤(rùn)滑管道后即可開(kāi)始泵送不定形材料。每100m管道約需0.25m3砂漿，攪拌主機(jī)、料斗、攪拌罐等約需0.2m3的砂漿。

③開(kāi)始泵送時(shí)，泵送速度宜放慢，油壓變化應(yīng)在允許范圍內(nèi)，待泵送順利時(shí)，才用正常速度進(jìn)行泵送。

④泵送期間，料斗內(nèi)的料量應(yīng)保持在不低于缸筒口上10mm到料斗口下150mm之間為宜。

⑤泵送宜連續(xù)作業(yè)，如來(lái)料供應(yīng)不及，需降低栗送速度。泵送暫時(shí)中斷時(shí)，不應(yīng)停止攪拌。

⑥泵送中途若停歇時(shí)間超過(guò)20min、管道又較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)每隔5min開(kāi)泵一次，使管內(nèi)存料蠕動(dòng)，防止泌水離析，長(zhǎng)時(shí)間停泵（超過(guò)45min)，可將泵送料從泵和輸送管中清除。

⑦每次泵送完畢一定要按照操作規(guī)程將輸送管道清洗干凈。否則，下次很可能就會(huì)堵管。

⑧泵送完畢清洗管道時(shí)，也要放入一個(gè)海綿球，將清洗水與泵送料分開(kāi),否則也易造成堵管。

(3)防堵措施

如果出現(xiàn)壓力高而不穩(wěn)、油溫升高、輸送管明顯振動(dòng)及泵送困難等，應(yīng)立即查明原因，排除隱患。

①泵送時(shí)，管道阻力較大，此時(shí)應(yīng)低速泵送，泵送正常后，可適當(dāng)提高泵送速度=當(dāng)出現(xiàn)堵管征兆或某一車(chē)泵送料的塌落度較小時(shí)，應(yīng)低速泵送，將堵管消滅在萌芽狀態(tài)。

②泵送時(shí)，操作人員須隨時(shí)觀察料斗中的余料，余料不得低于攪拌軸，如果余料太少，極易吸入空氣，導(dǎo)致堵管。但是，料斗中的料也不能堆得太多。

③當(dāng)發(fā)現(xiàn)有一斗不定形耐火材料的流動(dòng)性很差，無(wú)法泵送時(shí)，應(yīng)及時(shí)將耐火材料從料斗底部放掉，若貪圖省事，強(qiáng)行泵送極易造成堵管。切忌在料斗中加水?dāng)嚢琛?/p>

④發(fā)生堵塞后，找到堵塞點(diǎn)，用鐵錘擊管道，發(fā)現(xiàn)聲音沉悶處和管內(nèi)有刺耳尖聲處，即堵塞點(diǎn)。

⑤用木槌敲擊堵塞部位，待將泵送料擊松后重復(fù)進(jìn)行反泵和正泵運(yùn)行，以排除堵塞。

⑥重復(fù)進(jìn)行反泵和正泵，逐步將泵送料吸出返回至料斗中，經(jīng)攪拌后再重新泵送。

⑦從泵機(jī)出口處，往前一節(jié)一節(jié)查看，如后節(jié)沒(méi)有砂漿滑出來(lái)，前節(jié)有砂漿在壓力下滑出，則堵塞就發(fā)生在這兩節(jié)管道之間。

⑧當(dāng)上述方法無(wú)效時(shí)，卸壓后拆開(kāi)堵塞部位，待排出堵塞物后重新泵送。

噴射不定形耐火材料

特征，實(shí)現(xiàn)，性能和使用

1.噴射的特征

噴射是使用管道將不定形耐火材料輸送至噴嘴，在壓縮空氣的作用下，將不定形材料噴出并黏附在工作面上，形成整體性窯襯的成型方式。噴射又分為干式噴射和濕式噴射。

干式噴射是一種借助于壓縮空氣，將散狀料沿管道輸送至噴嘴，加入水和促凝劑后，從噴嘴噴出的成型工藝。干噴的優(yōu)點(diǎn)是噴射機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)。干噴的缺點(diǎn)是粉塵大、回彈多、混合時(shí)間短、襯體質(zhì)量差。

濕式噴射是一種用混凝土泵將拌和好的不定形耐火材料輸送至噴嘴，加入促凝劑和壓縮空氣，利用壓縮空氣的動(dòng)能將不定形耐火材料噴射到工作面上，并在工作面上形成致密襯體的成型工藝。

噴射料和水被加入混合倉(cāng)，在混合倉(cāng)內(nèi)噴射料和水混合后形成的成型料進(jìn)入雙缸泵上部的給料倉(cāng)，再由雙缸泵壓至噴槍?zhuān)倌齽┖蛪嚎s空氣進(jìn)入噴槍?zhuān)趪姌屩信c噴射料混合后噴至工作面，黏附在工作面上，經(jīng)凝結(jié)、硬化后形成耐火材料襯體。

濕式噴射要使用混凝土泵輸送。因此，濕噴具有泵送料的特點(diǎn)。與干式噴射相比，濕式噴射還具有粉塵小、回彈低、質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，濕式噴射的投資大、清洗難、故障多。從事濕式噴射需要特殊的設(shè)備，及時(shí)更換易損零部件，施工時(shí)發(fā)生故障要迅速排除。因而，使用、維護(hù)都需要很高技術(shù)的支持。

2.噴射的實(shí)現(xiàn)

噴射料具有良好的泵送性和附著性。附著性指噴出料能夠很好地黏附在成型面上，不流淌、不滑落，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)凝固，形成致密的整體性襯料。影響上述性能的主要因素有以下幾個(gè)方面：粒度組成，水泥、微粉、化學(xué)外加劑，特別是促凝劑和附著劑。

一般情況下，噴射料所用的促凝劑有硅酸鈉、鋁酸鈉、氯化鈣和聚氯化鋁。其中，以氯化物的促凝效果為好。如果采用有機(jī)高分子物質(zhì)，如羧乙基纖維素和藻朊酸鹽，有利于獲得高抗流動(dòng)性又有可塑性的澆注料。

3.噴射料的性能和使用

濕式噴射所得襯體的質(zhì)量明顯高于干式噴射。但是，濕式噴射成型的質(zhì)量仍舊趕不上振動(dòng)成型的澆注料。

由于干式噴射缺點(diǎn)很多，故不推薦該成型技術(shù)。濕式噴射既具有泵送料的特點(diǎn)，還具有噴射料自身的獨(dú)特之處。也就是說(shuō)，噴射料和所有的泵送料一樣除適用于距離長(zhǎng)、落差大、數(shù)量多、速度高的施工外，還要求用于不便支?；蚨啻问┕さ牟课弧＠?，搶修工程或作為復(fù)合不定形耐火材料襯里。

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