在铝酸盐水泥结合耐火浇注料中,有相当一部分产品在施工后的养护过程中,坯体表面容易发生一些损坏现象,轻则造成表面粉化剥落,重则直接导致坯体失去结合强度而粉化坍塌。本文针对铝酸盐水泥结合浇注料的各种损毁现象,对其机理分别进行了分析;并结合实际情况,对在实际生产中影响损毁的因素进行了描述;最终在这些因素分析的基础之上,讨论了实际可行的避免或减轻浇注料表面损毁的方法和对策。

　　1铝酸盐水泥结合耐火浇注料表面损毁的原因分析

　　1.1“碱杂质”引起的表面粉化

　　浇注料中可溶性碱的解离: 

　　碳酸盐产物与水泥水化产物的继续反应:

 

　　空气中的CO2与铝酸钠继续反应:

　　只要有水泥水化产物存在,以上反应就将循环进行,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。随着水泥水化产物的不断分解,浇注料坯体由表及里发生损坏。

　　可溶性碱的存在,增加了CO2的溶解度,是反应快速进行的重要前提。一般而言,由于离子半径的不同,钠盐的影响要大于钾盐。在浇注料配方中,可溶性钠的来源主要有耐火原料、水泥和钠盐外加剂等。在低档的耐火原料中,碱金属杂质含量往往比较高,有些原料,比如红柱石,本身含有较多易溶的碱金属杂质;外加剂(比如三聚磷酸钠,六偏磷酸钠)也会引入钠离子。水泥浇注料中由于水泥量的增加,体系的碱性增大,同时生成的水化矿物相也相对较多,有利于反应的进行。

　　养护的环境温度和湿度,是损毁反应发生的重要因素。一般而言,湿度越大,越容易润湿浇注料坯体内的气孔,在潮湿的条件下,解离更容易,反应进行的更顺利。温度对反应的影响可以分为两部分:一方面,高温环境下,水泥的水化产物以C2AH8、C3AH6为主,高温可以增加化学反应的速度,加速损毁反应;另一方面,低温会延缓水泥水化,同时水化产物以CAH10为主,在较长时间里不断的有水化产物生成,使得损毁反应得以长时间地进行。对浇注料坯体而言,温度和湿度二者之间有一个平衡。

　　坯体的致密度也是一个重要的影响因素,当坯体的气孔率高时,空气中的水以及CO2可以更容易地通过扩散进入坯体中,使得损毁反应不断地向坯体的纵深进行,导致浇注料由表及里的粉化破坏。此外,坯体的形状和厚度也会影响到反应的进行。此外,施工用水的加入量及质量也会对损毁产生影响。

　　1.2碳酸化反应引起的表面粉化

　　碳酸化反应引起的表面粉化可以分为2种:一种是直接的碳酸化反应,CO2和水泥的水化产物直接发生反应,生成碳酸钙-铝酸钙复合物,封闭表面气孔,导致表面硬化,从而抑制粉化继续进行;另一种是在可溶性碱金属氧化物存在的条件下,通过钠离子的催化作用而进行,该反应机理与钠离子的损毁机理相似,会导致浇注料损毁由表及里地进行。

　　2表面损毁的解决办法

　　根据上述分析,相应地采取以下有效措施来降低损毁的程度:

　　(1)原材料的高纯化和洁净化,以降低可溶性碱金属含量。配方中耐火骨料尽量选择烧成较好、碱含量低的原料(如矾土、刚玉),有条件的话,可以冲洗并烘烤骨料,对于不经煅烧的原料(如红柱石),要从杂质含量和种类方面更慎重的选择使用;尽量选用具有络合作用的、钠含量较低的外加剂。利用微粉的分散效应和填充效应可增加浇注料的致密度,但在选择微粉时要适当控制微粉的杂质含量;尽量减少碱金属杂质含量高的水泥用量。

　　(2)加强对施工水质的控制。

　　(3)减少和降低浇注料的表面和空气的接触程度。可以采取表面涂刷、覆盖等方法来封闭表面气孔,尽量隔绝CO2和水汽向浇注料坯体中的扩散,从而阻止损毁反应。

　　(4)加速硬化,尽早干燥坯体,促进坯体强度的发展,使得损毁反应失去发生的条件。

　　目前,上述措施已经在生产中取得了很好的效果。