不定形耐火材料冬季施工.pdfVIP

不定形耐火材料的冬季施工 1,2) 2) 2) 曹喜营 王守业 张新 1). 北京科技大学，材料科学与工程学院，北京 100083，中国 2). 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 河南省特种耐火材料重点实验室，洛阳 471039，中国 摘要：本文论述了不定形耐火材料在冬季施工所存在的问题，材料受冻对衬体造成的影响，分析了 材料受冻的机理，综述了冬季施工可以采取的措施。冬季施工时，如完全不采取措施会对不定形耐火材 料产生较大的负面影响。可以采取以下措施来改善不定形耐火材料在冬季的施工状况：（1）避免反复冻 融。不定形耐火材料在施工完毕后，在凝结硬化前如果受冻，只要不反复冻融，在第一次融化后恢复正 常养护后，强度可以重新发展，与未受冻基本相同。（2）充分养护。不定形耐火材料在产生足够的强度 后再受冻基本上冻害的危害就较小，一般采取加热保温措施，必要时利用铝热反应，为施工体提供足够 的热量或避免热量损失，使材料能正常养护硬化。（3）添加防冻剂来降低水的冰点，使其在负温下保持 足够的液相，使水泥的水化作用得以继续进行，促进坯体强度的快速产生，以防冻伤。防冻剂应优先选 用对耐火性能没有影响的有机防冻剂，且加入量不能太大，以免影响组织结构和强度。（4）优化材料组 织结构，通过引气剂来引入微细气孔，提高衬体抗冻融能力。（5）选择合适的结合剂，加快材料的硬化， 避免低温环境对材料的冻害。（6）添加促凝剂，促进材料硬化。实际应用中建议以上措施复合采用，对 冬季施工效果的改善会更为明显。 关键词：低温，冬季，施工，不定形耐火材料 1. 前言 [1] 《中国冶金百科全书》对不定形耐火材料的定义为“由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂 组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料”。由于具有工艺简单、生产周期短、节约能源、使 用时整体性好、适应性强、便于机械化施工等特点，不定形耐火材料在整个耐火材料消耗中的比重越来 越大。除干式料、树脂等有机物结合的不定形耐火材料外，大多数不定形耐火材料需要加入一定量的水 或含水的结合剂，调制成一定的状态来通过浇注、喷涂、涂抹或捣打等方法来施工。由于水在0℃会结 冰，并且含水的物料体系对温度也比较敏感，如结合剂的硬化性能、添加剂的活性等受到环境温度的影 响，这样环境温度就成为影响不定形耐火材料施工的一个关键参数。施工性能的好坏又直接影响到材料 的组织结构，表现在材料的致密性、气孔的大小及其分布等，从而影响到材料的其它性能如力学性能、 热学性能、抗侵蚀渗透性能等。 GB 50211-2004 《工业炉砌筑工程及验收规范》第19 章“冬季施工”中规定：“凡根据当地多年气 温资料，室外昼夜平均温度低于5℃，以及最低温度低于-3℃时，应作为冬季施工”，“炉子砌筑完毕， 但不能随烘炉投产时，应采取烘干措施，否则砌体周围的温度不应低于 5℃”。可见，冬季施工确实和 正常施工有所不同。鉴于此，本文探讨了低温环境对不定形耐火材料性能的影响，材料受冻机理，以及 采取的措施来保证不定形耐火材料在冬季的正常施工。 2. 低温施工对不定形耐火材料的影响 不定形耐火材料尤其是耐火浇注料和泥浆等和混凝土行业的混凝土材料和砂浆等非常相像。它们都 是由颗粒、细粉、结合剂和添加剂等组成的一种多组分材料，通过加入水或其它液体结合剂而具有施工 性，并经过一定时间的养护后产生强度。 [2] 借鉴混凝土的研究 ，我们可以知道，以铝酸钙水泥结合的耐火浇注料为例来说，低温或负温对浇 注料施工十分不利。环境温度低，水泥的水化反应慢，妨碍浇注料强度的增长。当温度低于0℃的某个 范围时，游离水将开始结冰，温度达到-15℃左右时，游离水几乎全部冻结成冰，致使水泥的水化和硬 化完全停止。当水转化为固态的冰晶体时，其体积约增大9 ％，使浇注料产生内应力和造成骨科与水泥 颗粒的相对位移及内部水分向负温表面迁移；在浇注料体内形成冰聚体引起局部结构破坏。水在4 ℃时 的密度最大，当温度降至4 ℃以下时，实际上水的体积已开始膨胀，这对于浇注料新形成的水泥水化物 结构会造成损害。 [3] 类似于混凝土，不定形耐火材料受冻伤后的表现为 ：受冻材料表面有冰纹、螺旋纹、