輕質隔熱耐火混凝土是由輕質耐火骨料和摻合料與膠結材料制備的不定形絕熱材料,通常采用澆注法施工,有時也采用噴射、噴涂法施工,因而又稱為輕質耐火澆注料和輕質耐火噴涂料或輕質不定形耐火材料。
由于輕質隔熱耐火混凝土具有施工方便和迅速,特別是對于形狀結構復雜的內村,施工較容易,并有節約能源等許多優點,現已被廣泛用作許多高溫工程的隔熱材料。輕質耐火混凝土通常按其所用輕質骨料命名,如膨脹蛭石混凝土、膨脹珍珠巖混凝土等。輕質耐火混凝土的性能主要取決于輕質骨料和膠結材料的性能。
什么是輕質耐火骨料？
輕質耐火骨料的種類很多,選用哪一種輕質骨料配制輕質隔熱耐火混凝土,主要取決于混凝土的使用溫度。一般在溫度為800-1000℃以下使用時,采用膨脹蛭石、膨脹珍珠巖或硅藻土;在1100-1400℃的溫度范圍內使用時采用輕質黏土骨料輕質高鋁骨料;在更高的溫度是，采用氧化鋁空心球高級隔熱骨料。
常用的兩種膠結劑材料是什么？
輕質隔熱耐火混凝土通常使用鋁酸鹽水泥、水玻璃和磷酸鹽作為膠結材料,膠結材料的性質對輕質隔熱耐火混凝土有很大的影響。
①鋁酸鹽水泥包括鋁酸鈣水泥、鋁酸鎂水泥和鋁酸鋇水泥,但應用最廣的是鋁酸鈣水泥,按其成分分為4種:礬土水泥Al2O3占45%-53%;高鋁水泥,Al2O3占59%-61%;低鈣鋁酸鹽水泥Al2O3占69%~72%和純鋁酸鹽水泥Al2O372%-80%.鋁酸鹽水泥的耐火性能隨著其氧化鋁含量的提高而提高。氧化鋁在鋁酸鹽水泥中主要以鋁酸一鈣( CaO. Al2O,簡寫為CA),鋁酸鈣(CA2),七鋁酸十二鈣(C12A7)等形式存在。此外還有很少量的鋁酸三鈣(CA3)和六鋁酸鈣(CA)。C12A7含量太高時,會引起速凝不便于施工。這些鋁酸鹽與水混合后,生成各種水化物使水泥凝結硬化具有強度。在加熱升溫時,由于結晶水的排除和含水化物相被破壞強度逐漸下降,在400~800℃,強度下降最快。在1000-1200℃加熱后,由于發生固相反應和出現液相以及燒結作用,強度逐漸有所提高。在1300~1400℃加熱后,由于形成陶瓷結合,強度大大提高。
②采用磷酸鹽作為混凝土的結合劑時,不僅耐火溫度高,而且從低溫到高溫都具有很好的機械強度。磷酸鹽膠結劑包括正磷酸和取代程度不同的各種磷酸鋁溶液,它們的膠凝性質與濃度和取代程度有關。磷酸鹽膠結劑可用于膠結幾乎所有各種輕質耐火骨料,只不過其硬化條件有所不同而已。堿性材料用正磷酸膠結時硬化速度很快,中性材料的硬化速度適中,而酸性材料只有加熱到350℃才硬化。因此,對于堿性材料,需要用能減緩硬化速度的磷酸鹽膠結劑;而對于酸性材料,則需采用能在冷態下促進硬化的膠結劑。如在磷酸鋁溶液中加入適量的硫酸鋁和紙漿廢液,可提高磷酸鋁對膨脹珍珠巖的膠結性能。磷酸鹽結合的輕質耐火混凝土加熱時,從常溫至400℃左右混凝土的強度隨著溫度的升高而增加;在500~600℃加熱后,強度有所下降;到800℃左右強度下降到最低值,但仍能保持烘干后的耐壓強度值的70%左右;到1200~1400℃由于磷酸鹽大量分解,P2O3排出,組織疏松,但此時也開始出現液相和燒結作用,強度有所降低。盡管如此,與其他膠結劑結合的輕質耐火混凝土相比,磷酸鹽輕質耐火混凝土具有機械強度較高的優點。