近年來，不定形耐火材料在整個耐火材料中所占的比例在不斷增大，其中增加最多的是澆注料，澆注料使用量的增加主要是因為開發(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鈣水泥為結(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)過程中，有相當(dāng)一部分產(chǎn)品在施工后的養(yǎng)護(hù)過程中，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。尤其對于大型的澆注料預(yù)制塊，是一個很大的損失，比如高爐用鐵鉤、渣溝預(yù)制塊出現(xiàn)表面粉化現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，所以針對這種現(xiàn)象，對其損毀機(jī)理進(jìn)行了分析，制定了切實可行的避免或減輕澆注料表面損毀的方法和對策。
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3~5天的放置后，表面就會出現(xiàn)起皮現(xiàn)象，在氣泡孔隙的周圍出現(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。其結(jié)果見表1。
表1 澆注料的物理性能
低水泥耐火澆注料表面損毀的原因分析
“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，在抵擋的耐火原料中，堿金屬雜質(zhì)含量往往比較高，外加劑也會引入鈉離子，而水泥的增加，體系的堿性增大，同時生成的水化礦物相也相對較多，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)會產(chǎn)生碳酸化物，同時水泥水化，二者會繼續(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，澆注料坯體就會由表及里發(fā)生損壞。
澆注料中可熔堿的存在，增加了CO2的溶解度，是反映快速進(jìn)行的重要前提。體系堿性越大，水化礦物相越多，則約有利于反應(yīng)的進(jìn)行。
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，會進(jìn)入低溫窯進(jìn)行30~35℃的養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過觀察，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。可見坯體養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度和濕度，是損毀發(fā)生的一個重大因素。一般而言，濕度越大，越容易潤濕澆注料坯體內(nèi)的氣孔，在潮濕的條件下，澆注料中可溶堿的解離更容易，2.1所述的反應(yīng)進(jìn)行的更順利。
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重要因素，當(dāng)坯體的致密度低時，氣孔率增大，空氣中的水幾二氧化硫可以更容易地通過擴(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。
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，但對坯體的初期強(qiáng)度及致密度都有一定的副作用，同時加水量多勢必增加水化反應(yīng)，更容易使坯體表面粉化的發(fā)生�？刂萍铀�，有很難達(dá)到施工的性能要求，所以施工的加水量也是一個產(chǎn)生損毀的影響因素。
澆注料表面損毀的解決辦法
根據(jù)現(xiàn)有的對澆注料表面產(chǎn)生損毀的原因分析，采用相應(yīng)的措施來防止或降低表面損毀的程度。
采用高純度的原因
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，對于不經(jīng)過煅燒的原料在雜質(zhì)含量上嚴(yán)格控制，同時盡量少的控制加入量。
合理選用外加劑的種類
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)過調(diào)整，試驗了新型的復(fù)合減水劑，減少鈣鹽的加入，并在加入量上嚴(yán)格控制，通過試驗室驗證后在生產(chǎn)中進(jìn)行了試驗，改變外加劑的種類，并達(dá)到最佳的加入量，坯體表面粉化的現(xiàn)象得到了改善，從3~5天延長到一周左右，同時坯體的強(qiáng)度也有所提高。不同的外加劑對澆注料性能的影響見表2。這樣，再結(jié)合干燥時間的控制，盡早干燥，增加早期強(qiáng)度，現(xiàn)在坯體表面粉化已經(jīng)很少發(fā)生了。
表2 外加劑對澆注料性能的影響
施工用水的控制
加強(qiáng)了對施工水質(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。
施工環(huán)境的控制
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的最佳養(yǎng)護(hù)期內(nèi)硬化，保證澆注體的強(qiáng)度。
結(jié)論
通過以上對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，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，施工加水量減少2%，使?jié)沧⒘系膹?qiáng)度提高了近10MPa，這對提高預(yù)制塊的使用壽命起到了很好的作用。
