不定形耐火材料的特征及施工

特殊成型不定形耐火材料是指用自流、泵送和噴射方式成型耐火材料。簡而言之，自流澆注料適合不易進行振動成型的部位；泵送料適合用于距離長、高差大、數量多和速度快的施工；噴射料適合用于不便支模的部位。在發達，自流、泵送和噴射成型耐火材料已得到廣泛推廣。在我國，這些新型不定形耐火材料將具有更大的發展空間。

自流不定形耐火材料

特征，實現，性能

1.自流的特征

自流料是一種具有流動性、填充性和穩定性的，能夠依靠自行流動形成致密襯體的耐火澆注料。

所謂流動性就是依靠澆注料的自重克服阻力，實現流動。充填性就是澆注料能夠通過間隙，不發生塞流。穩定性就是澆注料不發生離析、泌水。此外，自流澆注料還應該具有良好的燒后性能。一般情況下，自流量的流動性用自流率來表示。

測量自流率所用的模具是一個截頂圓錐，其上部直徑為70mm，下部直徑為100mm,高度為50mm。測量時，將攪拌好的澆注料倒入模中，待物料充滿模型后，把超出模上口的物料刮去，隨即垂直提起錐模，讓物料在玻璃板上自動流動，1min后，測量平板上物料的直徑和與之垂直的直徑，取平均值后，再計算流動率。

一般情況下，自流料的自流率控制在50%-之間。如果自流值過小，物料流動性差，施工時澆注料不能充滿模型，形成致密的襯體；如果自流值過大，物料在施工時就可能出現偏析。

2.自流的實現

自流料的流動性大小取決于粒度組成和液相性質，也就是骨料間的摩擦力，以及漿體的黏度和屈服應力。

一旦重力產生剪應力超過屈服應力，澆注料就發生流動。自流料需要中等偏低的黏度，如果黏度過大，漿體就不能流動。如果黏度過小，則又可能發生離析。

澆注料中，首先，粉體與水混合后成為凈漿；接著，細骨料懸浮在凈漿中成為砂漿；后，粗骨料懸浮在砂漿中成為澆注料。

低水泥澆注料中，骨料比例較大，骨料之間有許多的直接接觸點，妨礙了物料的流動。因而，需要振動才能使澆注料流動。相反，自流澆注料含骨料較少，含基質較多，這樣骨料顆粒之間的直接接觸很少，細粉與水形成連續的流體，物料在重力作用下，就可以流動。

為了具有一定的抗離析性，自流澆注料中有足夠的細骨料。這樣，才有助于提高砂漿的密度和黏度。砂漿的密度增大，砂漿的浮力也隨之增大，抵消了粗骨料所受的部分重力，有利于延緩粗骨料的下沉。砂漿的黏度增大，使砂漿更容易裹攜粗骨料流動，也有利于減少離析。

為保持良好的流動性，自流澆注料摻有較多細粉和微粉。這樣，經養護、干燥和煅燒后，自流料就容易發生較大的收縮或瓷化。所以，自流澆注料需要添加三石等膨脹性物質，以抵消燒成收縮，還需要控制微粉的配比、控制結合相的成分和形成過程，抑制燒后過致密化。若控制得法，自流耐火澆注料可以獲得接近低水泥澆注料的理化性能。

3.自流料的性能

為獲得良好的流動性，自流澆注料增大了粉體含量，且使用了大量微粉和外加劑。這樣，就顯著增加了成本。另一方面，自流料仍不能完全解決需水量大、氣孔率高、體積密度和強度低、燒結能力強的問題。

與低水泥澆注料比較，自流澆注料的加水量多，體積密度小，顯氣孔率大。自流澆注料經105℃和1400℃處理后強度較低，但1600℃強度很高。自流澆注料的流動性好，可以在形狀復雜或尺寸狹窄的空間中流動，借助自重成型，獲得致密的整體性襯料。所以，自流澆注料適合于不便施工或難以采用其他成型方法獲得致密襯體的特殊部位。

泵送不定形耐火材料

特征，實現，操作

1.泵送的特征

泵送料是指在混凝土泵的壓力推動之下，沿輸送管道運輸，在管道出口以振動、自流、噴射等方式成型的不定形耐火材料。泵送料的優點在于：輸送速度和施工速度快，有利于遠距離、長高程的輸送。弄懂泵送工藝，先得弄清泵送原理。

由研究可知：其一，澆注料中的砂漿在壓力作用下潤滑管壁，減少了泵送料和管道之間的摩擦力；其二，粗骨料懸浮在灰漿中，減少了泵送料內部粗骨料之間的摩擦，并進一步減少了泵送料對管壁的摩擦。由于減少了輸送阻力，不定形耐火材料才得以順利泵送。

堵管的發生過程是泵送料發生離析，漿料先走，骨料滯后。管道內，骨料不斷增多，漿料不斷減少。后，無潤滑漿料，石子越積越緊，直到將管道卡死。

泵送料的精髓可用流、聚、凝三個字表示。所謂流，就是泵送料要有良好的流動性，這樣才能有低的輸送阻力。所謂聚，就是泵送料要有良好的黏聚性，這樣才能不離析，不離析，才能不堵管。所謂凝，就是泵送料的初凝時間要大于1h。這樣在泵送設備出現問題時，才有足夠的時間去排除故障，而不至于發生堵管故障。

2.泵送的實現

為了制備性能良好的泵送料，需要注意泵送工藝對于粗骨料、細骨料和坍落度的要求。

①粗骨料的粒徑與輸送管徑之比小于等于1:4,且粗骨料粗粒部分的含量要少。如果粗骨料過粗、過多，就容易發生堵管。

②采用連續級配，粗骨料中針片狀顆粒含量不宜大于10%，也不超過18%。如果片針狀顆粒過多，泵送料的和易性就會變差。

③盡量多用表面光滑的圓形或近似圓形的骨料，盡量少用尖銳扁平的骨料。因為，前者的流動性較好。

④配制有抗熱震性要求的耐火材料時，粗骨料的強度要高于耐火材料強度的1.5-2.0倍。這樣，有利于減少穿骨料斷裂，增多沿骨料斷裂，防止不定形耐火材料燒后發生脆化。

3.泵送的操作

(1)泵送料管道布置要求

①管道按短距離、少彎頭布置，以減小輸送阻力。

②高層輸送時，由水平轉垂直時，彎曲半徑應大于500mm。水平管的長度一般應小于垂直管長度的15%。

③在水平管路中接人管路截止閥。停機時間超過5min時，應關閉截止閥，防止泵送料倒流，導致堵管。

④泵機出口、彎管、管道懸空處的管道，都要固定牢固，以防竄動引起磨損。

⑤離泵越近，壓力越高。所以，為提高使用壽命，泵出口處使用新管道，較遠處使用舊管道。

(2)泵送料操作要點

①泵送之前，先用清水從管道泵出，達到濕潤和清潔的目的。

②泵水之后，送砂漿之前，先放入一個海綿球。然后向料斗內加人與泵送料配比相同的砂漿，潤滑管道后即可開始泵送不定形材料。每100m管道約需0.25m3砂漿，攪拌主機、料斗、攪拌罐等約需0.2m3的砂漿。

③開始泵送時，泵送速度宜放慢，油壓變化應在允許范圍內，待泵送順利時，才用正常速度進行泵送。

④泵送期間，料斗內的料量應保持在不低于缸筒口上10mm到料斗口下150mm之間為宜。

⑤泵送宜連續作業，如來料供應不及，需降低栗送速度。泵送暫時中斷時，不應停止攪拌。

⑥泵送中途若停歇時間超過20min、管道又較長時，應每隔5min開泵一次，使管內存料蠕動，防止泌水離析，長時間停泵（超過45min)，可將泵送料從泵和輸送管中清除。

⑦每次泵送完畢一定要按照操作規程將輸送管道清洗干凈。否則，下次很可能就會堵管。

⑧泵送完畢清洗管道時，也要放入一個海綿球，將清洗水與泵送料分開,否則也易造成堵管。

(3)防堵措施

如果出現壓力高而不穩、油溫升高、輸送管明顯振動及泵送困難等，應立即查明原因，排除隱患。

①泵送時，管道阻力較大，此時應低速泵送，泵送正常后，可適當提高泵送速度=當出現堵管征兆或某一車泵送料的塌落度較小時，應低速泵送，將堵管消滅在萌芽狀態。

②泵送時，操作人員須隨時觀察料斗中的余料，余料不得低于攪拌軸，如果余料太少，極易吸入空氣，導致堵管。但是，料斗中的料也不能堆得太多。

③當發現有一斗不定形耐火材料的流動性很差，無法泵送時，應及時將耐火材料從料斗底部放掉，若貪圖省事，強行泵送極易造成堵管。切忌在料斗中加水攪拌。

④發生堵塞后，找到堵塞點，用鐵錘擊管道，發現聲音沉悶處和管內有刺耳尖聲處，即堵塞點。

⑤用木槌敲擊堵塞部位，待將泵送料擊松后重復進行反泵和正泵運行，以排除堵塞。

⑥重復進行反泵和正泵，逐步將泵送料吸出返回至料斗中，經攪拌后再重新泵送。

⑦從泵機出口處，往前一節一節查看，如后節沒有砂漿滑出來，前節有砂漿在壓力下滑出，則堵塞就發生在這兩節管道之間。

⑧當上述方法無效時，卸壓后拆開堵塞部位，待排出堵塞物后重新泵送。

噴射不定形耐火材料

特征，實現，性能和使用

1.噴射的特征

噴射是使用管道將不定形耐火材料輸送至噴嘴，在壓縮空氣的作用下，將不定形材料噴出并黏附在工作面上，形成整體性窯襯的成型方式。噴射又分為干式噴射和濕式噴射。

干式噴射是一種借助于壓縮空氣，將散狀料沿管道輸送至噴嘴，加入水和促凝劑后，從噴嘴噴出的成型工藝。干噴的優點是噴射機結構簡單、易于維護。干噴的缺點是粉塵大、回彈多、混合時間短、襯體質量差。

濕式噴射是一種用混凝土泵將拌和好的不定形耐火材料輸送至噴嘴，加入促凝劑和壓縮空氣，利用壓縮空氣的動能將不定形耐火材料噴射到工作面上，并在工作面上形成致密襯體的成型工藝。

噴射料和水被加入混合倉，在混合倉內噴射料和水混合后形成的成型料進入雙缸泵上部的給料倉，再由雙缸泵壓至噴槍，促凝劑和壓縮空氣進入噴槍，在噴槍中與噴射料混合后噴至工作面，黏附在工作面上，經凝結、硬化后形成耐火材料襯體。

濕式噴射要使用混凝土泵輸送。因此，濕噴具有泵送料的特點。與干式噴射相比，濕式噴射還具有粉塵小、回彈低、質量好的優點。不過，濕式噴射的投資大、清洗難、故障多。從事濕式噴射需要特殊的設備，及時更換易損零部件，施工時發生故障要迅速排除。因而，使用、維護都需要很高技術的支持。

2.噴射的實現

噴射料具有良好的泵送性和附著性。附著性指噴出料能夠很好地黏附在成型面上，不流淌、不滑落，能夠在很短的時間內凝固，形成致密的整體性襯料。影響上述性能的主要因素有以下幾個方面：粒度組成，水泥、微粉、化學外加劑，特別是促凝劑和附著劑。

一般情況下，噴射料所用的促凝劑有硅酸鈉、鋁酸鈉、氯化鈣和聚氯化鋁。其中，以氯化物的促凝效果為好。如果采用有機高分子物質，如羧乙基纖維素和藻朊酸鹽，有利于獲得高抗流動性又有可塑性的澆注料。

3.噴射料的性能和使用

濕式噴射所得襯體的質量明顯高于干式噴射。但是，濕式噴射成型的質量仍舊趕不上振動成型的澆注料。

由于干式噴射缺點很多，故不推薦該成型技術。濕式噴射既具有泵送料的特點，還具有噴射料自身的獨特之處。也就是說，噴射料和所有的泵送料一樣除適用于距離長、落差大、數量多、速度高的施工外，還要求用于不便支模或多次施工的部位。例如，搶修工程或作為復合不定形耐火材料襯里。

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