耐热混凝土

耐热混凝土

一、定义和分类

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。

二、硅酸盐耐热混凝土

及外加剂等。

(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 ％。

(2) 耐热骨料

有镁砂、碎镁质耐火砖、含A1

2O

3

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 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。

三、铝酸盐水泥

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 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 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lμm 。

四、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、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。

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。

五、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、

品种。

六、耐火混凝土的配比设计有如下要点。

①施工条件允许的前提下，要尽可能降低水灰比，减少用水量。这是因

为耐火混凝土在高温下水分容易散失，致使混凝土孔隙增加、强度降低。

②在满足和易性和常温强度的前提下，要尽可能减少胶结材料和水泥的

用量。这是因为通常集料的耐火程度要高于胶结材料，高温胶结材料先于集料

发生软化、变形。