耐火混凝土

耐火混凝土基本信息

一般硅酸盐水泥混凝土不能承受高温的工作条件，在水化过程中析出氢氧化钙，高温下变成氧化钙；作为骨料的石灰石高温下受热分解，强度遭到破坏。普通混凝土只能用于炉子基础和烟囱等300℃以下低温部位。而耐火混凝土使用温度可达900℃以上。

 

耐火混凝土的组成包括骨料、胶结料和掺和料。根据所用胶结料的不同，可分为硅酸盐水泥耐火混凝土、铝酸盐水泥耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土、镁质耐火混凝土及黏土结合耐火浇注料等。

 

耐火混凝土的使用温度取决于骨料及胶结料的品种数量。骨料来源很广，常用的有废耐火砖或煅烧黏土熟料、焦宝石熟料等。对耐火度要求更高的，还有以锆英石、铬渣等材料作骨料。骨料要破碎到一定的粒度，并按粗细适当配比配合。为提高混凝土的耐剥落性、耐磨性和热稳定性，可加入耐热钢纤维。骨料在耐火混凝土中占65%～80%。

 

掺和料一般用与骨料相同材质的细粉，粒度小于0.088mm的应不少于70%。加入掺和料可使泥料更容易混合，有助于提高制品的致密度、荷重软化点和减少重烧收缩。掺和料在混凝土中占10%～30%。

 

胶结料占混凝土重的7%～20%。硅酸盐水泥用作耐火混凝土的胶结料，必须消除氧化钙的作用。当加入水泥重量50%～100%的细黏土熟料粉作掺和料时，它与氧化钙结合成稳定的硅酸钙和铝酸钙矿物。这种耐火混凝土成本低，可用在1000℃以下，温度波动不大，没有酸碱侵蚀的地方，如设备基础、烟道、烟囱等。

 

铝酸盐耐火混凝土是以矾土水泥为胶结料，以矾土熟料为骨料和掺和料制成的水硬性混凝土。矾土水泥的主要矿物是铝酸钙，水化速度很快，因此这种混凝土硬化快，早期强度高。

 

水玻璃耐火混凝土是以水玻璃为胶结料，并加入适量的硅氟酸钠作为促凝剂制成的气硬性混凝土。水玻璃水解产生的硅胶，把骨料、掺和料连接在一起。这种混凝土强度相对较高，但耐火度及荷重软化点低，适用于1000'C以下要求较高强度、耐磨性好、能抗酸腐蚀的部位，但不能用于经常有水或水蒸气作用的地方。

 

磷酸盐耐火混凝土是以工业磷酸为胶结料，有时加适量矾土水泥作促凝剂而制成的热硬性混凝土。这种混凝土的特点是在常温下不硬化固结，为了使其凝固并具有一定强度，要加促凝剂。经加热到500。C才硬化固结，强度也随之提高，但到800℃附近，中温强度低是其缺点，以后强度又随温度上升。这种混凝土具有优良的耐火性能、耐磨性、抗渣性和耐急冷急热性，能长期应用在1400～1600℃的条件下。

 

耐火生黏土是浇注料的良好结合剂。由于水泥耐火混凝土中有较多氧化钙，降低了其性能。20世纪70年代研制成功了黏土结合耐火浇注料，原理主要是依靠碱离子的置换作用，即加入含有钠离子的减水剂，如三聚磷酸钠、焦磷酸钠等，使浇注料的流动性提高，便于浇注施工；同时加入高铝水泥或硅酸盐水泥作促凝剂，使凝固硬化加快。黏土结合耐火浇注料是气硬性材料，浇注后自然养护即可。这种浇注料在均热炉、加热炉上应用后，效果十分良好。它的缺点是常温强度较低，近十年国内外致力研制低水泥高强度黏土结合浇注料，主要趋势是加入15%～20%超细耐火粉料。

 

耐火混凝土可以直接浇灌在热工设备上的模板内，内加锚固件，捣固后经过一定养护期即可。也可以制成预制块，如拱顶、吊顶、炉墙、炉盖、炉门等，比之砌砖或直接浇注成型，在施工及更换时都方便得多。

 

耐火混凝土还会进一步发展，因为它们具有一些明显的特点：

 

(1)耐火度与同材质的耐火砖差不多，但由于耐火混凝土(浇注料)未经烧结，初次加热时收缩较大，故荷重软化点比耐火砖略低。尽管如此，从总体上衡量，性能优于耐火砖。

 

(2)耐火混凝土由于低温胶结料的作用，常温耐压强度较高。同时因为砌体的整体性好，炉子的气密性好，不易变形，外面的炉壳钢板可以取消，炉子抗机械振动和冲击的性能比砖的砌体好。例如用于均热炉的侧墙上部，该处机械磨损和碰撞都比较厉害，寿命比砖砌的提高了数倍。

 

(3)热稳定性好，骨料大部或全部是熟料，膨胀与胶结料的收缩相抵消，放砌体的热膨胀相对说来比砖小，温度应力也小。而且结构中有各种网状、针状、链状的结晶相，抵抗温度应力的能力强。例如用来浇注均热炉炉口及炉盖，寿命延长到一年半。

 

(4)生产工艺简单，取消了复杂的制砖工序。可以制成各种预制块，并能机械化施工，大大加快了筑炉速度，比砌砖效率提高十多倍。还可利用废砖等作骨料，变废为利。