耐火澆注料防爆裂措施

摘要：耐火澆注料的爆裂通常被認為是蒸汽壓力導致的， 而根本因素卻在熱應力的層面做為耐火澆注料生產廠家鄭州駒達耐材對此進行了分析並提出防爆措施。

耐火澆注料（鄭州駒達耐材）採用了微粉和高效分散劑技術， 緻密度大大提高， 而透氣度很低， 從而降低了澆注料的防爆裂性能， 即在烘烤或初次使用過程中可能會突然發生表面剝落或炸裂成若干碎塊。

影響澆注料爆裂的因素較多， 如加水量、透氣性、坯體的殘存水分、強度、升溫制度、構件結構等。 有關澆注料爆裂的研究也多是圍繞這幾方面展開的，

研究發現， 快速烘烤或初次使用過程中澆注料內部水分蒸汽形成的水蒸氣是澆注料爆裂的直接原因， 而澆注料在烘烤或初次使用過程中因承受熱衝擊而產生的熱應力則為重要的間接原因與推動力。

一：蒸汽壓力導致爆裂的原因

關於蒸汽壓力導致耐火澆注料爆裂的要點是， 澆注料中的水分在高溫下蒸發， 如果澆注料透氣性差或加熱速率過快， 產生的蒸汽無法及時排除而在澆注料內部聚集形成高壓蒸汽當蒸汽壓力超過澆注料的極限強度時， 澆注料將發生爆裂。 影響水蒸氣壓力致爆的主要影響因素有水蒸氣壓力、水（氣）排除方式、以及澆注料坯體的強度、內部結構和透氣度。

從微觀方面分析指出：氣孔中水蒸氣的流動為渦流而非層流， 在此我們對低水泥澆注料和超低水泥澆注料在脫水後進行了分析指出， 隨著水泥含量減少， 澆注料中水泥水化產物的分解溫度從300℃降至200℃， 低水泥澆注料在200℃吸熱明顯， 超低水泥澆注料則無明顯吸熱，

指出升溫速率及水泥初始水化條件對澆注料烘烤安全起決定作用。 經過採用灰色分析系統對澆注料的氣孔參數與澆注料的熱導率、強度及其透氣度等性能之間的關係做了研究指出100μm以下的孔徑對澆注料的強度影響顯著， 且氣孔參數與強度間的關聯度隨熱處理溫度不斷變化。

二：熱應力導致的爆裂

另外在如何提高澆注料的抗爆裂性上， 很多人認為澆注料的爆裂原因就是蒸汽壓力大， 而在提高抗爆裂性的工作上則主要研究了提高澆注料的透氣度， 不定型耐火澆注料的結構和低溫性質的混凝土非常相似。 經過測試混凝土大料塊在單面快速加熱過程中的內部蒸汽壓力最大值小於4MPa。 爆裂時蒸汽壓力為2.1MPa。

而測得澆注料加熱時的最大蒸汽壓力小於2.5MPa。 熱應力破壞很少被看做是澆注料爆裂的成因， 但它在塗層及與澆注料相似的混凝土的爆裂中應用較多且成功。 即遍使用了幾十年的混凝土（水分含量已經很低）， 在突遇高溫時也有爆裂現象發生。 耐火澆注料也一樣。 在經過快速升溫過程中， 材料一方面經受水分快速蒸發而形成的蒸氣蒸氣壓力， 同時也承受著熱衝擊產生的熱應力。 熱應力至爆裂機制認為， 在快速加熱過程中， 材料表面溫度高， 內部溫度低， 表面的熱膨脹受到內部的約束而產生高的熱應力， 從而導致裂紋的形成， 這是高溫爆裂產生的本質因素。 而蒸汽壓力只是作為爆裂的“觸發”因素並不能起到擴展裂紋的作用。

目前對耐火澆注料高溫爆裂的資料值計算還是存在較大的困難。 首先， 耐火澆注料本身是一複雜的非均質系統， 結構比較複雜， 其所產生的熱應力較難測試計算， 因此該理論在試驗上缺乏可操作性：另外在變化的高溫環境下如何準確地檢測出澆注料所產生的的熱應力就更為困難了。 目前， 熱應力主要應用在定型耐火製品上， 而在耐火澆注料爆裂放款主要是進行簡單的熱分析。

三：總結

雖然耐火澆注料抗爆裂工作一直在不斷的研究分析中， 抗爆裂纖維、抗爆裂助劑等方面也已取得相當成就， 但目前來說還存在較大的局限：

（1）對耐火澆注料爆裂機制的研究大都仍停留在比較宏觀的層面， 微觀方面的較少

（2）對爆裂原因的認識不太清晰，雖認識到水蒸氣壓力為致爆裂的主要原因，但對其作用形式沒有進行更深入的研究。

耐火澆注料受熱爆裂與其內部蒸汽壓力及受熱產生的熱應力有關。關於澆注料中蒸汽壓力在整個烘烤過程中的變化、蒸汽壓力的作用形式、蒸汽壓力與爆裂的關聯性還需滲入性探討。

微觀方面的較少

（2）對爆裂原因的認識不太清晰，雖認識到水蒸氣壓力為致爆裂的主要原因，但對其作用形式沒有進行更深入的研究。

耐火澆注料受熱爆裂與其內部蒸汽壓力及受熱產生的熱應力有關。關於澆注料中蒸汽壓力在整個烘烤過程中的變化、蒸汽壓力的作用形式、蒸汽壓力與爆裂的關聯性還需滲入性探討。