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在高于1500℃的溫度下還能保持性能!這到底是一種什么樣的混凝土?

發(fā)稿時間:2024-09-02



01
耐火混凝土的定義和特點


(1)耐火混凝土的定義


什么是耐火混凝土?至今還未有一個確切的定義。有的人認(rèn)為:耐火混凝土是一種能長期經(jīng)受900℃以上的高溫作用,并在高溫下保持所需的物理力學(xué)性能的新型混凝土。也有人認(rèn)為:耐火混凝土是由耐火材料(包括耐火粉料)和膠結(jié)料(或加入外加劑)加水或其液體,按一定比例配制而成的耐火溫度高于1500℃的混凝土,稱為耐火混凝土。而將使用在低于1300℃的混凝土稱為耐熱混凝土。


根據(jù)目前工程中的實際情況,耐火混凝土應(yīng)當(dāng)定義為:由適當(dāng)膠結(jié)料、耐火骨料、外加劑和水按一定比例配制而成,長期能經(jīng)受1000℃以上的高溫作用,并在此高溫下能保持所需的物理力學(xué)性能的新型混凝土,稱為耐火混凝土。


(2)耐火混凝土的特點


耐火混凝土作為特種材料之一的耐火材料,是一種不經(jīng)煅燒的新型耐火材料,現(xiàn)在又成為不定型的耐火材料的一個重要品種。它與普通混凝土和耐火磚相比,均具有一定的特點。


2.1. 與普通混凝土相比所具有的特點

由于耐火混凝土的組成材料和用途不同,與普通混凝土相比,在組成材料上有以下特點。


(1).所有組成材料必須具有相當(dāng)?shù)哪突鹦阅埽绕涫悄突鸸橇吓c粉料。在一般情況下、凡能燒制耐火磚的原料,均可滿足配制耐火混凝土的要求。此外,某些工業(yè)廢渣、廢舊耐火磚及天然葉蠟石、白砂石、鋯英石等也可配制耐火混凝土。


(2).為了減少耐火混凝土的水泥用量,改善混凝土的和易性及高溫性能,在配制耐火混土?xí)r必須摻加一定量的耐火粉料。


(3).耐火混凝土所用的外加劑種類,比普通混凝土更加廣泛,除采用調(diào)凝劑、減水劑外、根據(jù)對混凝土的改性要求,還可摻加少量的礦化劑、膨脹劑等。


2.2.與耐火磚相比所具有的特點


(1)工藝簡單。耐火混凝土的生產(chǎn)設(shè)備與施工機(jī)具與普通混凝土相似,不需要用于生產(chǎn)耐火磚的那套成型、干燥和燒制設(shè)備。建廠投資少、見效快、成效大,有利于節(jié)約能源,縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)效率。


(2)易于造型。耐火混凝土的施工與普通混凝土相同,無論結(jié)構(gòu)形狀和尺寸怎樣復(fù)雜, 出可根據(jù)模板澆筑而成,特別適用于某些熱工設(shè)備特殊部位的混凝土澆筑。


(3)整體性好。耐火混凝土可以連續(xù)澆筑施工,建造的窯爐和熱工設(shè)備整體性好、表面光滑、密實度高。使用壽命可提高30%~150%,甚至更高。


(4)施工方法多樣。耐火混凝土可代替耐火磚砌筑,有利于提高施工機(jī)械化水平,加快 施工進(jìn)度;根據(jù)耐火混凝土易于造型的特點,可以采用振動、搗固成型。還可以根據(jù)工程特點和需要,采用機(jī)械壓力噴涂的施工方法;對于耐火混凝土窯爐內(nèi)襯的局部損壞,還可以采 取冷熱噴補的方法。


(5)熱震穩(wěn)定性好。由于耐火混凝土是不燒制品,在混凝土受熱膨脹時,能因水分蒸發(fā)留下的空隙得以緩沖,因此其熱震穩(wěn)定性比同材質(zhì)的耐火磚高1倍左右。某些溫度波動較大的部位,可用耐火混凝土替代耐火磚。


02

耐火混凝土配合比設(shè)計


耐火混凝土的配合比設(shè)計,與普通混凝土不同,不僅要求混凝土要滿足一定的強度、和易性和耐久性,而且還必須滿足設(shè)計要求的耐火性能。組成材料本身的性能是決定耐火混凝土高溫性能的主要因素。但膠結(jié)材料的用量、水灰比(或水膠比)、骨料級配、摻和料用量 和外加劑等,對改善耐火混凝土的高溫性能有很大作用。因此,配合比的選擇對耐火混凝土 的性能影響很大。


1、耐火混凝土配合比的基本參數(shù)


耐火混凝土配合比設(shè)計的基本參數(shù),與普通混凝土大同小異,主要包括:膠結(jié)材料的用量、水灰比(水膠比)、摻和料的用量、骨料級配和砂率。


(1)膠結(jié)材料的用量


在一般情況下,混凝土骨料的耐火度都比膠結(jié)材料的高,膠結(jié)材料超過一定范圍時,隨著膠結(jié)材料用量的增加,混凝土的荷重軟化點降低,殘余變形增大。因此,為了提高耐火溫 凝土的高溫性能,在滿足混凝土施工和易性和常溫強度的前提下,盡可能減少膠結(jié)材料的用量。如果水泥耐火混凝土在不同使用條件下,水泥的用量可在10%~20%范圍內(nèi)浮動。對荷重軟化點和耐火度要求較高,而常溫強度要求不高的水泥耐火混凝土,水泥用量可控制在 10%~15%以內(nèi)。


(2)水灰比或水膠比


水泥耐火混凝土的水灰比增減,對其強度和殘余變形的影響比較顯著。與普通水泥混凝土相似,隨著水灰比的增加,混凝土的強度下降,對耐火混凝土更為顯著。因為水泥耐火混凝土經(jīng)常處于高溫環(huán)境中,混凝土中的水分容易散失,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部孔隙增加,結(jié)構(gòu)疏松,強度降低。因此,在配制耐火混凝土?xí)r,在施工條件允許的情況下,應(yīng)盡量減少用水量,降低水灰比。 一般混凝土拌和物的坍落度不宜大于2cm,最好采用干硬性混凝土。


如果膠結(jié)材料為水玻璃的耐火混凝土,水玻璃的模數(shù)一般控制在2.6~2.8范圍內(nèi),相 對密度一般采用1.36~1.40。促硬劑氟硅酸鈉的用量一般為水玻璃用量的10%~12%。用磷酸作膠結(jié)材料的耐火混凝土,磷酸的濃度一般為50%。


(3)摻和料的用量


在耐火混凝土中摻加適量的摻和料,可以明顯改善混凝土的高溫性能,提高混凝土拌合物的和易性,同時還可以節(jié)約水泥。從試驗結(jié)果可知:硅酸鹽水泥石不摻加摻和料的耐火度為1440℃,烘干后的強度為80.4MPa,經(jīng)1200℃加熱后強度下降達(dá)46.6%;加入與水流  量比為1:1的摻和料后,烘干強度雖然降至52.8MPa,但水泥石的耐火度增至1640℃。加熱至1200℃后,強度為50.8MPa,僅下降3.0%。因此,對常溫要求強度不高的耐火混凝土,摻和料的摻量可多一些, 一般用量為水泥用量的30%~100%,最高可達(dá)300%。


(4)骨料級配和砂率


骨料的用量約占耐火混凝土混合料總量的80%,改善骨料的級配對提高耐火混凝土  密實度和高溫特性均有良好的效果。選擇骨料時,必須注意骨料的類別和耐火度,使骨料膠結(jié)材料相適應(yīng),同時還應(yīng)選擇適宜的粒度。 一般粗骨料如果粒徑過大,用量過多,則混凝土拌和物的和易性較差,成型比較困難,使混凝土密實度下降,在高溫下易于分層脫落。實踐證明,砂率宜控制在40%~50%之間。

(來源:砼話)



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