耐火浇注料结合体系的定义与结合方式的种类

耐火浇注料中的结合剂以及能够对结合剂起到辅助效果使其充分发挥结合作用的分散剂、缓凝剂等其他物质的总和称为耐火浇注料的结合体系。

　　由于相比较骨料而言强度较弱，耐火浇注料中结合剂硬化体的强度能够决定耐火浇注料制品的强度。能影响耐火浇注料的施工与使用性能的除了耐火浇注料所使用的骨料与粉料的理化性质和颗粒级配以外，耐火浇注料的结合体系也是至关重要的因素。

　　结合剂作为结合体系中的重要组成部分，它的选择应该尽量满足如下两个条件：

　　一、在施工与养护的过程中能够为耐火浇注料制品提供一定的结合强度。

　　二、能够在施工完成之后的使用过程中使基质产生增强反应。

　　耐火浇注料的结合方式可以分为以下几种：

　　1. 水合结合

　　使用水泥等水硬性结合剂满足特定的温度湿度的要求发生水化反应，生成能够产生胶凝作用的水化产物对耐火浇注料进行结合，这样的结合方式称为水合结合。典型的水硬性结合剂有硅酸钙水泥、铝酸钙水泥、水硬性氧化铝等。其中，铝酸钙水泥应用的最为广泛。

　　铝酸钙水泥其组成如表1所示，化学组成主要为 Al2O3和CaO，其矿物组成为铝酸一钙CaO · Al2O3(CA)，二铝酸钙 CaO · 2Al2O3(CA2)，七铝酸十二钙  12CaO · 7Al2O3(C12A7)，钙黄长石 2CaO · Al2O3 · SiO2(C2AS)，铁铝酸四钙  4CaO · Al2O3 · Fe2O3(C4AF)等。低铁含量的淡黄色的高铝水泥和低钙的白色的高铝水泥常在耐火材料领域被用作结合剂。

　　表1 几种铝酸盐水泥的组成

　　作为水合结合剂，水硬性氧化铝也得到了广泛的使用。水硬性氧化铝是氢氧化铝经过快速脱水时所生成的一种氧化铝中间产物，含有一定的结构水，是由一水软铝石以及多种氧化铝的变体如ρ-Al2O3所组成的混合物。用水硬性氧化铝做高铝耐火浇注料的水合结合剂相比较于铝酸钙水泥所具有的一个优势是有利于实现耐火浇注料的纯净化。

　　2. 化学结合

　　结合剂与原料或者向耐火浇注料中添加的促凝剂能在一定温度条件下发生化学反应，生成能够产生聚合作用的反应产物对耐火浇注料进行结合，这种结合方式称为化学结合。

　　因为能够电离出磷酸根、磷酸一氢根和磷酸二氢根离子，与耐火浇注料基质或者与外加的促凝剂发生结合形成具有胶结能力的复式磷酸盐，磷酸经常被用作化学结合剂。除此之外，硅酸钠(水玻璃)也经常被使用来作为化学结合剂。

　　3. 凝聚结合

　　在耐火浇注料中引入的超细粉或者胶团粒子，其颗粒尺度达到了亚微米尺度，当它们在耐火浇注料中相互接触或者接近距离缩小至纳米尺度时，由于分子间作用力的存在或者氢键的架桥发生凝聚，产生结合作用，这种结合方式称为凝聚结合。

　　由于主要依靠添加黏土微粉、硅微粉、氧化铝微粉等进行凝聚结合，耐火浇注料中由结合剂引入的杂质的量相比其他结合方式要少，这对于改善耐火浇注料高温性能有利。

　　细粉由于尺寸小能在耐火浇注料中起到填隙作用，改善耐火浇注料的致密度，减少耐火浇注料所需的加水量，这就使得含有结构水的水化产物不会大量生成在在凝聚结合的耐火浇注料中，其挥发和分解的成分较少，有利于耐火浇注料受热后结构与强度的保持有利。并且细粉具有比较高的表面活性，能降低烧结所需温度，实现能源的节约。