【2017年整理】耐热(耐火)混凝土

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1、耐热（耐火）混凝土 一、用途 热环境混凝土工程；高炉出铁场基础；其它热荷设备基础垫层 二、特性 早强高强 1d 强度可达 15MPa ； 耐 高 温最高使用温度可达 1200 。 三、用法 开包后按比例加水机器或人工搅拌成砂浆即可浇注施工；搅拌好的砂浆应在 40min 内用完。 四、贮存 50/袋标准防潮包装干燥存放 3 个月。 五、技术指标 型号 抗压强度 MPa 最高使用温度 浇注用量 /m 3 临界粒度 1d 28d 600 烧后 M-1 15 30 40 800 2200 5 15 （粒度可调整） M-2 15 30 45 （ 1100 ） 1200 2200 六、耐热混凝土的定义、分

2、类和应用耐热混凝土是一种能长期承受高温作用（ 200 以上），并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。而代替耐火砖用于工业窑炉内衬的耐热混凝土也称为耐火混凝土。根据所用胶结料的不同，耐热混凝土可分为：硅酸盐耐热混凝土；铝酸盐耐热混凝土；磷酸盐耐热混凝土；硫酸盐耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土；镁质水泥耐热混凝土；其他胶结料耐热混凝土。根据硬化条件可分为：水硬性耐热混凝土；气硬性耐热混凝土；热硬性耐热混凝土。耐热混凝土已广泛地用于冶金、化工、石油、轻工和建材等工业的热工设备和长期受高温作用的构筑物，如工业烟囱或烟道的内衬、工业窑炉的耐火内衬、高温锅炉的基础及外壳。 耐热混凝土与传统耐火砖相

3、比，具有下列特点：1 、生产工艺简单，通常仅需搅拌机和振动成型机械即可；2 、施工简单，并易于机械化；3 、可以建造任何结构形式的窑炉，采用耐热混凝土可根据生产工艺要求建造复杂的窑炉形式； 4 、耐热混凝土窑衬整体性强，气密性好，使用得当，可提高窑炉的使用寿命；5 、建造窑炉的造价比耐火砖低；6 、可充分利用工业废渣、废旧耐火砖以及某些地方材料和天然材料。 七、硅酸盐耐热混凝土硅酸盐耐热混凝土所用的材料主要有硅酸盐水泥、耐热骨料、掺合料以及外加剂等。1 、原材料要求(1) 硅酸盐水泥可以用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。一般应优先选用矿渣硅酸盐水泥，并且矿渣掺量不得大于 50 。

4、如选用普通硅酸盐水泥，水泥中所掺的混合材料不得含有石灰石等易在高温下分解和软化或熔点较低的材料。 此外，因为水泥的耐热性远远低于耐热骨料及耐热粉料，在保证耐热混凝土设计强度的情况下，应尽可能减少水泥的用量，为此，要求水泥的强度等级不得低于 32.5MPa 。用上述两种水泥配制的耐热混凝土最高使用温度可以达到 700 800 。其耐热机理是：硅酸盐水泥熟料中的 C 3 S 和 C 2 S 的水化产物 Ca(OH) 2 在高温下脱水，生成的 CaO 与矿渣及掺合料中的活性 SiO 2 和 A1 2 O 3 又反应生成具有较强耐热性的无水硅酸钙和无水铝酸钙，使混凝土具有一定的耐热性。 (2) 耐热骨

5、料普通混凝土耐热性不好的主要原因是一些水泥的水化产物为 Ca(OH) 2 ，水化铝酸钙在高温下脱水，使水泥石结构破坏而导致混凝土碎裂；另一个原因是常用的一些骨料，如石灰石、石英砂在高温下发生较大体积变形，还有一些骨料在高温下发生分解，从而导致普通混凝土结构的破坏，强度降低。因此，骨料是配制耐热混凝土一个很关键的因素。常用的耐热粗骨料有碎黏土砖、黏土熟料、碎高铝耐火砖、矾土熟料等；细骨料有镁砂、碎镁质耐火砖、含 A12O3 较高的粉煤灰等。 (3) 掺合料掺合料的作用主要有两个：一是可增加混凝土的密实性，减少在高温状态下混凝土的变形；二是在用普通硅酸盐水泥时，掺合料中的 A12O3 和 SiO

6、2 与水泥水化产物 Ca(OH) 2 的脱水产物 CaO 反应形成耐热性好的无水硅酸钙和无水铝酸钙，同时避免了 Ca(OH) 2 脱水引起的体积变化。所以，掺合料应选用熔点高、高温下不变形且含有一定数量 A12O3 的材料。目前耐热混凝土中常用的掺合料及其技术质量要求如表 1 所示。 表 1 硅酸盐耐热混凝土常用掺合料及其技术质量要求 掺合料名称 掺合料细度 （0.08mm 方孔筛筛余） 掺合料化学成分 最高使用温度 水泥耐热混凝土 A12O3 SiO2 MgO CaO Fe2O3 SO3 烧失量 黏土砖粉 黏土熟料粉 高铝砖粉 矾土熟料粉 镁砂粉 煤砖粉 粉煤灰 矿渣粉 70 70 70 7

7、0 - - 8.5 8.5 30 30 65 48 70 20 4 87 87 5 5 0 5.5 0.3 4 0.5 8 5 900 900 1300 1300 1450 1450 1250 1250 硅酸盐水泥耐热混凝土配制时，可掺加减水剂以降低 W/C ，减少混凝土结构内部的孔隙率。减水剂宜采用非引气型。 2 、硅酸盐水泥耐热混凝土的配合比该品种耐火混凝土的配合比设计用计算法比较繁琐，一般常采用经验配合比为初始配合比，再通过试配调整，得到适用的配合比。表 2 为硅酸盐水泥耐火混凝土的常用配合比，可供实际施工参考。 表 2 硅酸盐水泥系列耐热混凝土常用配合比 / （ kg/m 3 ） 水泥

8、 掺合料 粗骨料 细骨料 水 强度等级 最高工作度 / 品 种 用量 品种 用量 品 种 用量 品种 用量 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥 矿渣水泥 普通硅酸盐水泥 340 320 350 480 360 黏土熟料粉 红砖 矿渣粉 粉煤灰 粉煤灰 300 320 300 120 200 碎黏土熟料 碎红砖 碎黏土熟料 碎红砖 碎红砖 700 650 680 720 700 黏土熟料砂 红砖砂 黏土熟料砂 红砖砂 红砖砂 550 580 550 600 600 280 270 285 285 270 C20 C20 C20 C20 C15 1100 900 1000 900 1000 八、铝

9、酸盐水泥耐热混凝土铝酸盐水泥是一类没有游离 CaO 的中性水泥，具有快硬、高强、热稳定性好、耐火度高等特点。在冶金、石油化工、建材、水电和机械工业的一般窑炉上得到广泛的应用，其使用温度可达到 1300 1600 ，有的甚至能达到 1800 左右，所以又称为铝酸盐耐火混凝土。它属于水硬性耐热混凝土，也属于热硬性耐热混凝土。 1 、胶结材铝酸盐水泥耐热混凝土的胶结材主要有矾土水泥、低钙铝酸盐水泥、纯铝酸盐水泥。 (1) 高铝水泥 ( 普通铝酸盐水泥 )高铝水泥是由石灰和铝矾土按一定比例磨细后，采用烧结法和熔融法制成的一种以铝酸 - 钙 (CA) 为主要成分的水硬性水泥。其化学成分及矿物组成如表 3

10、 所示。 表 3 高铝水泥化学成分及矿物组成 类 型 化学成分 矿物组成 SiO2 A12O3CaO Fe2O3 低铁型 A B 57 45 5355 5961 3335 2731 2.0 2.0 CA 、 C2AS CA2 、 CA 、 C2AS高铁型 A B 45 34 4849 4042 3637 3839 78 1416 CA 、 C2AS 、 C4F CA 、 C4AF 、 C2AS高铝水泥水化的产物主要有 C 3 AH 6 、 AH 3 、 CAH 10 、 C 2 AH 8 ，而上述产物在高温作用 下会发生脱水，脱水产物之间发生反应。如： 300 500 C3AH6 CaO+C1

11、2A7 +H2OAH3 A12O3 +H2O500 1200 A12O3 +CaO CAA12O3+C12A7 CA( 或 CA2 )A12O3 +CA CA2 ( 在 A12O3 较多时 ) 由上可知，在 500 以前，水泥石由高铝水泥的水化物组成； 500 900 时由水化产物及由脱水产物之间的二次反应物组成； 1000 开始发生固相烧结； 1200 以上时变为陶瓷结合的耐火材料。其强度的变化如图 6 11 所示。 (2) 纯铝酸盐水泥纯铝酸盐水泥是用工业氧化铝和高纯石灰石或方解石为原料，按一定比例混合后，采用烧结法或熔融法制成的以 CA2 或 CA 为主要矿物的水硬性水泥。其中 CA2

12、和 CA 含量总和在 95 以上， CA2 占 60 65 ，另外含有少量 C12A7 和 C2AS 。纯铝酸盐水泥的水化硬化及在加热过程中强度的变化与高铝水泥类似。由于该水泥的化学组成中含有更多的 A12O3，因此在 1200 发生烧结产生陶瓷结合后，具有更高的烧结强度和耐火度，其最高使用温度可达 1600 以上。 2 、骨料由于纯铝酸盐水泥可以配制较高温度下工作的耐热混凝土，因此，采用的骨料应为耐火度更高的骨料，如矾土熟料碎高铝砖、碎镁砖和镁砂等。如使用温度超过 1500 ，最好用铬铝渣、电熔刚玉等。 3 、掺合料为提高耐热混凝土的耐高温性能，有时在配制混凝土时掺加一定量的与水泥化学成分相

13、进的粉料，如刚玉粉、高铝矾熟料粉等。粉料的细度一般应小于 lm 。 九、磷酸或磷酸盐耐热混凝土该耐热混凝土是以磷酸盐或磷酸作胶结剂和耐热骨料等配制而成的混凝土。它是一种热硬性耐热混凝土。磷酸盐耐热混凝土使用温度一般为 1500 1700 ，最高可达 3000 。而磷酸盐耐高温混凝土可以经受 -30 2000 的多次冷热循环而不破坏。 1 、胶结剂 (1) 磷酸盐主要有铝、钠、钾、镁、铵的磷酸盐或聚磷酸盐，其中用得最多的是铝、镁和钠的磷酸盐。磷酸铝一般是磷酸二氢铝、磷酸氢铝和正磷酸铝三种的混合物，其中磷酸二氢铝的胶结性最强。使用磷酸铝时，为加速混凝土在常温下的硬化，可加入适量的电熔或烧结氧化镁、

14、氧化钙、氧化锌和氟化铵等作为促硬剂，也可用含有结合状态的碱性氧化物 ( 如硅酸盐水泥 ) 作促硬剂。磷酸钠盐一般用正磷酸钠 (Na3PO4) 、磷酸二氢钠、聚磷酸钠。 (2) 磷酸磷酸有正磷酸 (H3PO4) 、焦磷酸 (H3P2O7) 及偏磷酸 (HPO3) 等，常用的主要是正磷酸。正磷酸本身无胶结性，但与耐热骨料接触后，会与其中的一些氧化物 ( 如氧化镁、氧化铝 ) 反应形成酸式磷酸盐，从而表现出良好的胶凝性。 2 、耐火骨料由于磷酸盐及磷酸耐热混凝土一般用于温度较高的结构物中，因此其所用的耐火骨料也应选用耐火度高的材料，常用的有碎高铝砖、镁砂、刚玉砂等。 3 、掺合料磷酸盐耐热混凝土加热

15、时因水分蒸发会产生较大的收缩，因此在配制时应加入一些微米级耐火材料，如刚玉粉、石英粉等。 4 、磷酸盐耐热混凝土的配合比磷酸盐耐热混凝土的参考配合比如表 4 所示。 表 4 磷酸盐耐热混凝土配合比 胶结剂 耐火骨料 掺合料 磷酸盐溶液 磷酸溶液 耐火粉 碳酸钙粉 1822 - - 1520 7075 7377 57 57 23 23 由于磷酸盐和磷酸对人体具有很强的腐蚀性，因此，在施工时必须注意安全，应穿好防护服、防护鞋，戴好防护手套、防护目镜等。 十、水玻璃耐热混凝土 水玻璃耐热混凝土是以水玻璃为胶结料，与各种耐火骨料、粉料等按一定比例配制而成的气硬性耐热混凝土。它具有高温下强度损失小、耐磨、耐腐蚀、热震稳定性好等优点。适用温度为 800 1200 ，是理想的耐火混凝土品种。十一、耐热混凝土的用途、材料组成及设计施工要点 普通混凝土在环境温度超过 300 后，其强度急剧下降，这是由于水泥石中的水化产物在高温下分解脱水，晶格结构遭到破缘故。当温度达到 600 900 时，含有石英岩与石灰岩的集料会急剧膨胀并产生化学分解，也使混凝土强度显著降低。所以普凝土的正常使用温度不应超过 250 。耐热混凝土是指能够长期承受高温 (250