耐火材料的作业性是什么？为什么说它比较重要

检验耐火材料能否很方便地成型、生产、保管、运输、施工的性能被称为耐火材料的作业性。随着耐火材料使用功能的专业化，耐火材料品种的发展，作业性也越加被人们所重视。

过去，耐火材料以定型制品为主，在现场施工时主要是砌筑。但由于冶金等行业发展的需要，喷涂料、浇注料、捣打料、投射料等的用量不断增加，其施工的复杂程度都要难于定型制品。由此耐火材料的作业性成为人们研究的重要课题之一。

耐火材料的可塑性

从广义上讲，凡掺加了结合剂的耐火材料均具有一定的可塑性。但一般机压半干成型的物料可塑性极差，而耐火可塑料、捣打料、结合粘土或掺有某些结合剂的物料，才具有较明显的可塑性质。可塑性即是物料与结合剂或稀释剂调匀到标准稠度，通过揉搓成型后，承受外力虽改变原形状而不开裂的性能。

结合粘土的可塑性指标计算公式为：

S=

P

式中S---可塑性指标，kg/cm;

P

D---试样(泥球)被压缩前初始高度，cm;

H---试样(泥球)被压缩后的高度，cm。

耐火可塑料的可塑性指数的计算公式为：

式中，Wa--可塑料的可塑性指数，%;

Lo---受冲击前试样的高度，mm；

L1---受冲击后试样的高度，mm。

提高或保证耐火物料可塑性能的方法为：

1)采用性能良好的胶结剂，如：粘土、水玻璃、磷酸盐、硫酸盐、有机结合剂等。另外还可添加有机酸、糊精、木质素磺酸盐、纸浆、木糖浆等，进一步提高胶结剂的原有性能。同时还可改善保存期或施工期的可塑性能。

2)加强物料生产过程的工艺管理，使胶结剂的可塑性能得到充分的发挥。物料种类及用量，混练过程及时间必须严格掌握。

3)混好的料适当困置，促进物料中的反应，排除物料中的气体，也能明显增强可塑性能。

耐火材料粘结性

对于不定形耐火材料结合剂，粘结性是它们的重要技术指标之一。

热工窑炉及设备，需要很多特定形状的耐火砖砌筑组合。这就需要在常温及高温都具有一定粘结能力的材料。通常我们使用耐火泥浆来达到目的。硅质、粘土质、高铝质、镁质耐火泥浆，在常温下，通过分子间力，实现耐火材料制品之间的粘合。在高温使用过程中，由于烧结作用，则一般实现了陶瓷结合。为了在较低温度下实现陶瓷结合，往往在泥浆中要加进一些促烧结剂使之提前烧结。

后来愈多地采用了复合粘结剂。其中包括提高常温粘结强度的糊精、硅溶胶、水玻璃、卤水、耐火水泥、沥青、多种树脂等，也包括在中温或较高温度下能促进或实现化学或其它形式的结合，以提高强度指标的物质。除上面提到的材料大多具备此功能外，还有磷酸、多种磷酸盐、聚磷酸盐、偏磷酸盐、硫酸盐、各种超细粉等。

另外，有机结合剂也是当前愈益普遍使用的耐火材料粘合剂之一，它包括焦油、树脂、改性沥青等。这些粘结剂在常温下具有较好的粘结强度，到高温后又能形成碳结合网络。

复合结合剂由于具有各种性能的互补性，有机结合剂由于其残碳有利于耐火材料的高温使用性能，所以对它们的研究工作正在迅速扩大和深入。某复合外加剂对耐火泥浆性能的影响见表1。某高温增强剂对耐火泥浆性能的影响见表2。

表1 某复合外加剂对耐火泥浆性能的影响

表2 高温增强剂对耐火泥浆性能的影响

耐火材料回弹性

耐火材料在进行喷涂施工时，将会出现因骨料颗粒的回弹脱落而造成耐火材料利用率下降，喷涂层颗粒级配不合理，体积密度下降，以至影响工作衬使用寿命等现象。

将喷涂料用结合剂混合后再施工的湿法喷涂，及伴以高温火焰的火法喷涂，都因使物料具有一定可塑性而大大减少了回弹现象。

另外较严格合理地掌握颗粒级配及极限颗粒，正确地调整喷涂设备的喷涂角度、距离和线速度，也是克服回弹现象的有效途径。

将泥浆与干料配合使用的混合喷涂法，先在受喷面上喷涂一层泥浆，再喷涂干料，也较好地解决了回弹问题。

耐火材料硬化性

在一定的外界环境条件下，耐火材料与结合剂之间发生物理化学变化后所建立的结构具有一定的机械强度，被称之为硬化。

高温烧成耐火材料，或是热喷补的耐火材料，在温度下降的过程中，原有液相玻璃化或是晶体活性降低而实现了硬化过程。

多种不定形耐火材料，在胶结剂的作用下，不需经过高温烧结，只要满足它的特定要求，即可实现化学或物理结合而达到耐火材料的硬化并具有较高的强度。

如各种类型的耐火水泥，当其与耐火骨料、粉料及水混合后，经过一段时间养生，逐渐完成了水化反应，材料随着水化过程的进行，不断硬化，强度不断提高，其变化关系见表3。

表3 耐火水泥各龄期的强度

水玻璃是气硬性结合剂，其硬化强度的实现需要干燥空气环境。水玻璃结合粘土质耐火混凝上的强度变化，见图1。

图1 不同养护条件对水玻璃耐火混凝土强度的影响

1—自然养护;2—潮湿空气中养护;3—水中养护

磷酸是热硬性结合剂，其硬化强度需经一定温度处理才能实现。磷酸结合高铝质耐火混凝土的强度变化见表4。

表4 磷酸耐火混凝土的强度与养生温度之关系

应用超细粉的低水泥浇注料的常温养护时间与硬化强度变化曲线见图2。

图2 低水泥浇注料的强度发展曲线

稠度、泛浆

稠度用来表示耐火泥浆或流动耐火材料的可流动性能。用规定的圆锥体沉入可流动的材料内，其沉入的深度值即为该材料的稠度，以0.1mm为计量单位。

稠度概念在耐火泥浆、某些湿法喷涂料、可塑料、浇灌料的制备及使用中被广泛应用。正确掌握稠度指标，才能使热工窑炉的耐火砌体达到预期的技术指标。

稠度的调节主要通过调整物料的粒度、颗粒级配及与结合剂或稀释剂的配比来实现。加入适量外加剂，如减水剂等也能调节稠度指标。

泛浆是指耐火混凝土施工过程中，由于振捣而在物料表面泛起一层较稀的浆液的现象。它主要是由于粗骨料颗粒不断下沉而产生的。泛浆现象表明耐火浇注料经振捣已达到比较密实的程度，内部气体大部分已被排除，孔隙大部分被小颗粒或流体所充填。但此种泛浆现象及上述效果只有在稠度适宜的情况下才具有意义。因为若稠度太大，则物料极难泛浆;相反若稠度太低，虽然很快就能泛浆，但由于骨料及粉料颗粒太少而不能达到紧密结合。同时上部很厚的泛浆层根本无耐火骨料而不具有耐火性能。

当进行较大体积或厚度的多层耐火浇注料施工时，第一层料振捣完，应将泛浆层划破再加第二层料。因泛浆层的物料组成与其它层次不一样，颗粒级配也是不台理的。另外泛浆层表面较光，也易造成厚度分层(起层现象)。