硅酸盐防火耐热混凝土概述

根据防火耐热混凝土胶结料的不同,可分为硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、氯化物、溶胶类及有机物结合防火耐热混凝土等。下面主要介绍常用的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硫酸盐防火耐热混凝土。

硅酸盐防火耐热混凝土

以硅酸盐系列水泥作胶结材料,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土称为硅酸盐防火耐热混凝土。硅酸盐防火耐热混凝土一般采用矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或水玻璃作为胶结材料,碎黏土砖、黏土、熟料、碎高铝砖作集料。

硅酸盐防火耐热混凝土最高使用温度可达到700℃~800℃,其耐热的主要机理是硅酸盐系列水泥熟料的水化产物氢氧化钙在高温下脱水,生成的氧化钙与矿渣及掺合料中的活性氧化硅和三氧化二铝又反应生成具有较强耐热性的无水硅酸钙和无水铝酸钙,使混凝土确有一定的防火耐热性。如使用高铝砖、矾土熟料和碎镁砖及镁砂作集料配制的防火耐热混凝土,最高使用温度可达1100℃。

铝酸盐防火耐热混凝土

以铝酸盐系列水泥作胶结材料,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土称为铝酸盐防火耐热混凝土。铝酸盐防火耐热混凝土一般采用高铝水泥和纯铝酸钙水泥作为胶结材料。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一钙(CA)为主要成分的水硬性胶凝材料。纯铝酸钙水泥是以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二铝酸一钙(CA2)或铝酸一钙(CA)为主要成分的水硬性胶凝材料。

高铝水泥发生一系列水化反应使低密度水化产物转变成高密度非水化产物,固相摩尔体积缩小,体系结构间隙增大。因此,当混凝土温度低于1200℃,水化产物强度随温度的升高而明显降低,当温度高于1200℃,水化产物开始发生烧结并产生陶瓷粘结,强度提高。纯铝酸钙水泥的水化反应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AI2O3,因此当温度高于1200℃,水泥水化产物发生烧结产生陶瓷粘结后,混凝土具有更高的强度和耐火度,其最高使用温度可达1600℃以上。

磷酸盐防火耐热混凝土

以磷酸盐作结合剂,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土成为磷酸盐防火耐热混凝土。磷酸盐防火耐热混凝土的凝结硬化与一般的水泥型防火耐热混凝土不同,磷酸盐是作为结合剂而不是胶结材料,因为磷酸盐在常温下本身并不具有较凝性,而是在加热到一定温度时,一些磷酸盐发生分解~聚合反应,在聚合反应时,新化合物的形成和聚合具有很强的粘附作用,将集料粘结在一起成为“混凝土”而获得强度。常用的磷酸铝耐热混凝土的高温动作极限可达到1600℃-1700℃。

硫酸盐防火耐热混凝土

以硫酸盐作结合剂,耐热材料作集料配制成的具有防火耐热性质的混凝土成为硫酸盐防火耐热混凝土。硫酸盐首先水解成碱式铝盐AL(SO4)3(OH)2,然后生成AL(OH)3,最后逐渐形成氢氧化铝胶体而凝结硬化。硫酸铝结合的防火耐热混凝土强度在高温下增长较慢。温度升至近700℃时,强度随温度的提高而有提高。此时,氢氧化铝胶体大量生成并迅速形成致密的结构。硫酸铝的化学结合水逐步脱水,由于脱水速度缓慢,对结构影响较小。

综上所述,硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐和硫酸盐等防火耐热混凝土以其良好的放热耐火性能得到广泛的应用。随着人类社会的发展,现有资源越来越少,对合理利用资源,降低单位产品能耗及保护环境的要求也将愈来愈高,所以无水泥防火耐热混凝土或者超低水泥防火耐热混凝土将今后耐火混凝土的生产中占据重要的位置,新的结合剂也将更多地应用于防火耐热混凝土中。