在鋁酸鹽水泥結合耐火澆注料中,有相當一部分產品在施工后的養護過程中,坯體表面容易發生一些損壞現象,輕則造成表面粉化剝落,重則直接導致坯體失去結合強度而粉化坍塌。本文針對鋁酸鹽水泥結合澆注料的各種損毀現象,對其機理分別進行了分析;并結合實際情況,對在實際生產中影響損毀的因素進行了描述;最終在這些因素分析的基礎之上,討論了實際可行的避免或減輕澆注料表面損毀的方法和對策。

　　1鋁酸鹽水泥結合耐火澆注料表面損毀的原因分析

　　1.1“堿雜質”引起的表面粉化

　　澆注料中可溶性堿的解離: 

　　碳酸鹽產物與水泥水化產物的繼續反應:

 

　　空氣中的CO2與鋁酸鈉繼續反應:

　　只要有水泥水化產物存在,以上反應就將循環進行,表示如下:

 

 

　　式中:x=1,2,3;y=6,8,10;C代表CaO,A代表A l2O3,H代表H2O。隨著水泥水化產物的不斷分解,澆注料坯體由表及里發生損壞。

　　可溶性堿的存在,增加了CO2的溶解度,是反應快速進行的重要前提。一般而言,由于離子半徑的不同,鈉鹽的影響要大于鉀鹽。在澆注料配方中,可溶性鈉的來源主要有耐火原料、水泥和鈉鹽外加劑等。在低檔的耐火原料中,堿金屬雜質含量往往比較高,有些原料,比如紅柱石,本身含有較多易溶的堿金屬雜質;外加劑(比如三聚磷酸鈉,六偏磷酸鈉)也會引入鈉離子。水泥澆注料中由于水泥量的增加,體系的堿性增大,同時生成的水化礦物相也相對較多,有利于反應的進行。

　　養護的環境溫度和濕度,是損毀反應發生的重要因素。一般而言,濕度越大,越容易潤濕澆注料坯體內的氣孔,在潮濕的條件下,解離更容易,反應進行的更順利。溫度對反應的影響可以分為兩部分:一方面,高溫環境下,水泥的水化產物以C2AH8、C3AH6為主,高溫可以增加化學反應的速度,加速損毀反應;另一方面,低溫會延緩水泥水化,同時水化產物以CAH10為主,在較長時間里不斷的有水化產物生成,使得損毀反應得以長時間地進行。對澆注料坯體而言,溫度和濕度二者之間有一個平衡。

　　坯體的致密度也是一個重要的影響因素,當坯體的氣孔率高時,空氣中的水以及CO2可以更容易地通過擴散進入坯體中,使得損毀反應不斷地向坯體的縱深進行,導致澆注料由表及里的粉化破壞。此外,坯體的形狀和厚度也會影響到反應的進行。此外,施工用水的加入量及質量也會對損毀產生影響。

　　1.2碳酸化反應引起的表面粉化

　　碳酸化反應引起的表面粉化可以分為2種:一種是直接的碳酸化反應,CO2和水泥的水化產物直接發生反應,生成碳酸鈣-鋁酸鈣復合物,封閉表面氣孔,導致表面硬化,從而抑制粉化繼續進行;另一種是在可溶性堿金屬氧化物存在的條件下,通過鈉離子的催化作用而進行,該反應機理與鈉離子的損毀機理相似,會導致澆注料損毀由表及里地進行。

　　2表面損毀的解決辦法

　　根據上述分析,相應地采取以下有效措施來降低損毀的程度:

　　(1)原材料的高純化和潔凈化,以降低可溶性堿金屬含量。配方中耐火骨料盡量選擇燒成較好、堿含量低的原料(如礬土、剛玉),有條件的話,可以沖洗并烘烤骨料,對于不經煅燒的原料(如紅柱石),要從雜質含量和種類方面更慎重的選擇使用;盡量選用具有絡合作用的、鈉含量較低的外加劑。利用微粉的分散效應和填充效應可增加澆注料的致密度,但在選擇微粉時要適當控制微粉的雜質含量;盡量減少堿金屬雜質含量高的水泥用量。

　　(2)加強對施工水質的控制。

　　(3)減少和降低澆注料的表面和空氣的接觸程度。可以采取表面涂刷、覆蓋等方法來封閉表面氣孔,盡量隔絕CO2和水汽向澆注料坯體中的擴散,從而阻止損毀反應。

　　(4)加速硬化,盡早干燥坯體,促進坯體強度的發展,使得損毀反應失去發生的條件。

　　目前,上述措施已經在生產中取得了很好的效果。