不定形耐火材料的结合方式及常用结合剂

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1、不定形耐火材料的结合方式及常用结合剂高温材料研究院主要内容不定形耐火材料的结合体系及其重要性结合剂的分类不定形耐火材料的结合方式●水合结合●陶瓷结合●化学结合●粘附结合●聚合结合●凝聚结合选择结合体系须考虑的因素不定形耐火材料结合体系的进展结合的必要性不定形耐火材料由耐火骨料和粉料组成，其中骨料大多为瘠性料，只有借助于结合剂的结合作用才能形成整体，满足强度、施工和使用的要求。不定形耐火材料的结合和结合体系结合（Blinding）是指将散装的骨料和粉料胶结在一起产生粘结、经养护、干燥和加热后凝结硬化并产生足够强度的行为。结合剂（Binder）结合剂是指起结合作用的物质。结合剂的结合作用往往需要

2、依赖于一定的结合体系才能充分发挥。结合体系（Bindingsystem）是指结合剂和能使结合剂充分发挥作用的其他物质如水、分散剂、促凝剂、缓凝剂、PH值调节剂等的总和，是不定形耐火材料的重要组成部分。按化学性质分类无机类典型结合剂举例水泥类硅酸钙水泥；铝酸钙水泥硅酸盐类硅酸盐水泥；水玻璃（Na2O·nSiO2）磷酸和磷酸盐类磷酸H3PO4磷酸氢铝Al(H2PO4)3，Al2(H2PO4)3磷酸二氢镁Mg(H2PO4)2聚磷酸钠Na5P3O10，(NaPO3)6硫酸盐类硫酸镁、硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O、硫酸铁氯化物类氯化镁MgCl2碱式氯化铝[Al2(OH)nCI6n]m硼酸，氧化

3、硼，硼酸盐H3BO3，B2O3，Na2B4Or·10H2O溶胶类硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等氧化物超细粉μf·SiO2，μf·Al2O3，μf·Cr2O3活性氧化物ρ-Al2O3水合氧化铝天然矿物软质粘土有机类水溶性淀粉，糊精，亚硫酸纸浆废液，聚乙烯醇，羟甲基纤维素，硅酸乙酯等非水溶性沥青、甲阶酚醛树脂，线型酚醛树脂，环氧树脂等按硬化条件分类水硬性结合只有当结合剂与水混合并发生水化反应，且通常需在潮湿和一定的湿度条件下养护后方能凝结硬化。例如•硅酸盐水泥•铝酸盐水泥•水合氧化铝气硬性结合在常温下得空气中结合剂即可凝结硬化。通常需加促凝剂。例如•Na2O•nSiO2•Aq+Na2SiF6•H3P

4、O4+CA水泥或MgO•Al(H2PO4)3+CA水泥或MgO•H3PO4+CA水泥或MgO热硬性结合只有在加热的条件下，结合剂方可凝结硬化。例如•热固性树脂•Al(H2PO4)3•Na2O•nSiO2•Aq水合结合水合结合是靠结合剂（如水泥）与水在一定的温度和湿度条件下发生水化反应，生成的水化产物产生胶凝作用而产生。水化反应和凝胶作用而产生强度需要时间、湿度和湿度条件，因而需要养护。几种典型的水硬性结合剂及其结合机理1、硅酸钙水泥（波特兰水泥）2、铝酸钙水泥（烧结法，电熔法）3、水硬性氧化铝铝酸钙水泥铝酸钙水泥（Calciumaluminatecement）是以一铝酸钙（CA）或/和二铝酸

5、钙（CA2）为主要矿物成分的无机非金属凝胶材料。铝酸钙水泥以CaO、Al2O3和SiO2为主要成分，具有比硅酸盐水泥耐火度高（一般高于1380℃，有些甚至高达1770℃）的特点。铝酸钙水泥水化时不产生Ca(OH)2，Ca(OH)2在500℃左右脱水分解易导致结构破坏。铝酸钙水泥中二铝酸钙（CA2）含量低甚至不含二铝酸钙，以避免出现因二铝酸钙晶型转化而导致严重的体积变化。铝酸钙水泥的主要矿物的水化、硬化特性：CA具有很高的水化活性，其特点是凝结不快而硬化迅速，是铝酸钙水泥强度的主要来源。但CA含量过高的水泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增加并不显著。CA2在CaO含量较低的水泥中含量较多，

6、其水化硬化较慢，后期强度较高，但早期强度较低。如CA2含量过多，将影响铝酸钙水泥的快硬性能。C2AS（铝方柱石）晶格中粒子配位对称性好，因此活性很差，基本不发生水化反应，属非水硬性矿物。铝酸钙水泥原料中的SiO2在烧结时主要形成C2AS，同时消耗CaO和Al2O3，因此C2AS含量越高，则所形成的活性矿物CA和CA2越水泥的强度也就越低。C12A7（七铝酸十二钙）晶体结构中铝和钙的配位极不规则，晶格具有大量的结构空洞，使其水化很快、凝结迅速，但强度不高。因此C12A7含量高时，水泥的后期强度较低。另外，C4AF（铁铝酸四钙）也可以水化，有凝固性并产生一定的强度，能加速水泥的硬化。铝酸钙水泥中

7、矿物的水化凝结和硬化速度按下列次序递减：C12A7>C4AF>CA>CA2铝酸钙水泥的水化反应水化速度：C12A7>CA>CA2铝酸钙水泥的化学组成Al2O3，%Fe2O3*，%CaO，%SiO2，%低纯39-507-1635-454.5-90中纯55-661-326-363.5-6.0高纯70-900-0.49-280-0.3*所有的铁按Fe2O3计。CA水泥的相组成相对水化速率低纯(39-50%Al2O3