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耐火浇注料

材料科学技术

耐火浇注料是指由耐火集料、结合剂和外加剂组成的混合料，加水（或液状结合剂）调和成可用浇注法施工的泥料。与其他不定形耐火材料的区别在于，耐火浇注料施工后具有一定的凝结和硬化时间，因此浇注成型后需经过一定时间的养护方可脱模、之后再经过适当时间的自然养护即可投入烘烤使用。

简介
耐火浇注料是由耐火骨料、粉料和结合剂组成的混合料，加水或其他液体后，适于采用浇注、振动方法施工，也可预先制作成具有规定形状尺寸的预制件，用于构筑工业炉内衬。为改善耐火浇注料的理化性能和施工性能，往往还加入适量的外加剂，如增塑剂、分散剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂、解胶-凝胶剂等。此外，对用于受机械作用力较大或热冲击作用强烈部位的耐火浇注料，若加入适量不锈钢纤维，则会使材料的韧性显著增加。在隔热耐火浇注料中，若加入无机纤维，既能增强韧性，又有助于其隔热性能的改善。由于耐火浇注料的基本物料组成（如骨料和粉料、掺和料、结合剂以及外加剂）、凝结硬化过程、施工方法等，与土建工程中的混凝土相似，故又曾称之为耐火混凝土。
耐火浇注料生产工艺简单，省工节能，施工效率高、质量好，并可根据需要现场配制或选用性能优异的材料。因此，耐火浇注料是筑炉工程中用量较大、适用范围广泛的一种不定形耐火材料。
结构
耐火浇注料由胶结料、骨料、掺和料三部分组成，有时还加入促凝剂。
耐火骨料是耐火混凝土的主体，各种耐火材料（黏土质、高铝质、硅质、镁质等），经过煅烧后的熟料，或各种废砖破碎到一定程度均可作为耐火骨料。骨料的颗粒大小对制品的质量有很大的影响，所以对骨料颗粒的大小除有一定的限制外，在数量上也有一定比例要求，耐火骨料相当于普通建筑用混凝土的碎石和砂子。在耐火混凝土的配料中，骨料一般占70%～80%。其中，粗骨料（5～20mm）在配料中占35%～45%；细骨料（0.15～5mm）占30%～35%。
胶结料起胶结硬化作用，使制品具有一定的强度。可作胶结料的有：普通硅酸盐水泥、矾土水泥（高销水泥）、镁质水泥、水玻璃、磷酸等。为保证混凝土有足够的耐火度(胶结料在高温下为熔剂，其量越多，混凝土耐火度越低)，并为减少在使用过程中体积收缩，胶结料的用量应尽可能的少些，一般为10%～25%，而且希望胶结料与骨料不能生成较多的低熔物。
有的耐火混凝土(如磷酸盐耐火混凝土)在配料中还必须加入少量促凝剂，以加速混凝土的硬化与固结。
为了改善耐火混凝土的性能，如提高在升温过程中的强度、减少体积收缩等，常加入10%～25%的掺和料。掺和料的原料与骨料相同，是经过磨细的耐火材料熟料细粉，其中70%～80%的细度在0.088mm以下。
类型
耐火浇注料通常根据气孔率的大小、选用的结合剂或结合方式、骨料的种类和施工方式进行分类。
1、按气孔率可分为致密耐火浇注料和隔热耐火浇注料；
2、按胶结方式分类，耐火浇注料可分为水合结合耐火浇注料、化学结合（含聚合结合）耐火浇注料、水合和聚合共同结合的耐火浇注料（典型代表为低水泥结合耐火浇注料）和凝聚结合耐火浇注料四大类型。
3、按结合剂和某些材料的特殊作用进行分类，可分为以下7类：
(1)黏土结合耐火浇注料；
(2)超微粉（如硅灰等）结合耐火浇注料；
(3)水泥结合耐火浇注料；
(4)化学结合耐火浇注料；
(5)ρ-Al2O3（水合Al2O3）结合耐火浇注料；
(6)低水泥结合耐火浇注料；
(7)硅、铝溶胶（溶胶-凝胶）结合耐火浇注料。
4、根据原料组合，耐火浇注料可以分为氧化物系耐火浇注料、非氧化物系耐火浇注料和复合耐火浇注料。氧化物系耐火浇注料又可细分为非碱性耐火浇注料和碱性耐火浇注料。
5、根据施工方式，耐火浇注料（体）可分为振动施工型耐火浇注料和自流型耐火浇注料两大类。
6、根据耐火浇注料是否含水泥成分或CaO含量可简单地分为普通耐火浇注料、低水泥耐火浇注料、超低水泥耐火浇注料和无水泥耐火浇注料四大类。
配方设计
耐火浇注料的配方设汁包括两个部分：应用设计参数和材料设计参数。
在设定的目标条件下使用的耐火浇注料，需要考虑原料组合、制造技术、材料组装（施工）和应用技术等。
配方设计的目标是在材料性能和应用条件之间寻找平衡。
通常，根据实际窑炉的操作条件（操作温度、炉内气氛以及粉尘、蒸汽和液体和/或炉渣等的接触状态）和熔渣特性来确定该窑炉内衬耐火材料的类型和材料的质量。如果选定耐火浇注料作为目标内衬，应该选用与使用条件相适应的材质和合适的结合系统以及能进一步改善和提高性能的添加剂，以便能制成性能较佳的耐火浇注料。
施工技术要点
耐火浇注料施工的主要技术要点中包括：
（1）在施工中，不得任意改变耐火浇注料的配合比，不应在搅拌好的耐火浇注料内任意加水或其他物料；
（2）浇注用的模板应有足够的强度和刚度，支模尺寸准确，并防止在施工过程中变形；
（3）模板接缝应严密不漏浆，对模板应采取防粘措施；
（4）与浇注料接触的隔热砌体表面，应采取防水措施；
（5）耐火浇注料的浇注应连续进行，在前层浇注料凝结前，应将次层浇注料浇注完毕，间歇超过凝结时间，应按施工缝要求处理。施工缝宜留在同一排锚固砖的中心线上；
（6）耐火浇注料在施工后，应按设计的规定方法进行养护，养护期间不得受外力或振动。
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