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耐火材料行业动态

耐火混凝土

 

耐火混凝土

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500C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14001600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。

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