混凝土结构耐火关键技术及应用

2014年度国家科学技术进步奖二等奖。 2100433B

主要完成人：吴 波，郑文忠，惠云玲，王孔藩，查晓雄，王 英，王 帆，侯晓萌，曾令可，刘栋栋

主要完成单位：哈尔滨工业大学，华南理工大学，中冶建筑研究总院有限公司，上海市建筑科学研究院（集团）有限公司，北京建筑大学，广州市泰堡防火材料有限公司，长沙民德消防工程涂料有限公司

耐火瓷球分普通耐火球和高铝耐火球，普通耐火球适用于硫酸和化肥行业的转化器和变换炉，高铝耐火球适用于尿素、钢铁等行业的热风炉、加热变换炉等设备。

耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能。

耐火度所表示的意义与熔点不同。熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。对绝大多数普通耐火材料而言，都是多相非均质材料，无一定熔点，其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程，在高温下相当宽的范围内，固液相并存。故欲表征这种材料在高温下的软化和熔融的特征，只能以耐火度来度量。

耐火度是判定能否作为耐火材料的依据。国际标准化组织耐火材料技术委员会（ISO/TC33） 1986年公布，耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料或制品即为耐火材料。耐火度不是耐火材料的熔点，因为耐火材料是各种矿物组成的多相固体混合物，不是单相的纯物质，它主要是表征材料在无荷重和高温作用下熔融和软化的程度，是耐火材料的重要质量指标之一，不能把耐火度作为耐火材料的使用温度，耐火材料达到耐火度时，已有70%～80%的液相生成，其粘度为10～15Pa·s，不再有机械强度和耐侵蚀性。提高耐火原料的纯度，可提高耐火材料的耐火度。

耐火度是评定耐火材料的一项重要技术指标。但是，不能作为制品使用温度的上限。对由单相多晶体构成的耐火材料，其耐火度一般低于晶体的熔点。但是，有些耐火材料，如当形成的液相粘度很高时，其耐火度也可高于熔点。

耐火石常在玻璃厂做耐火材料。在玻璃厂应用方法如下：

耐火石耐火石的质量挑选

外观质量要求外观致密、颜色清白、不含有明显的杂质条纹。化学组成SiO₂及Al₂O₃的含量应高，以提高抗玻璃液的侵蚀性能和耐火度。如广西柳城出产的耐火石含SiO₂量达95%以上，耐火度在1730℃，耐压强度在613kg/cm²以上，而四川的耐火石SiO₂含量为80%左右，耐火度在1630～1650℃之间，耐压强度400kg/cm²左右，性能差别较大。

在物理性质方面，除要求耐压强度、耐火度高外，气孔率应越小越好，比重则越大越好。

耐火石耐火石的煅烧

用耐火石作为拉丝炉炉体材料有生的和熟的两种。熟耐火石是将生耐火石在窑内经1450℃以上高温煅烧而成。

生耐火石进行煅烧的原因是：

1. 由于生耐火石内含有大量的高温挥发物质，在使用初期不断的从砖体中逸出大量的气体，从而使玻璃液中带有大量的1毫米直径以上的气泡。这些气泡，在拉丝炉刚升温时，如果升温速度太快，含有大量气泡的玻璃液有时会溢出埚外，将加球管堵塞而无法加球，、甚至于可以将埚盖拱起。在拉丝中，这些气泡将严重影响正常作业。熟耐火石因为在煅烧中，大部分气体已经逸出，上述现象可以大为改善。

2. 生耐火石热稳定性很差，热膨胀系数很大且不一，较易炸裂。熟耐火石热稳定性较好，热膨胀系数极小而不易炸裂，因此，拉丝炉的升温速度可以加快，提前投产。

3. 生耐火石在加工及砌埚体时，“纹路”的选择极为重要，因为耐火石成层（片）状构造，层与层间有其它杂质掺合，共组成、性能和耐火石本体有差别，如果“纹路”与工作面平行，层间容易开裂和剥落，影响拉丝与使用寿命，因此， “纹路”应与工作面垂直：根据试验，由于“纹路"的朝向不同，其抗玻璃液侵蚀性能可影响33%左右。

耐火石耐火石对玻璃液质量的影响

耐火石对玻璃的成分影响不大，玻璃组成中的各氧化物含量均在控制范围之内，因此，不会影响玻璃纤维的使用性能。同时，由于耐火石中的石英砂微小颗粒和高岭土物质很容易被玻璃液所侵蚀并易熔于玻璃液相之中，因此在拉丝时，极少发现耐火石的结石、塞孔或短时大量密集断头等现象。但是，耐火石中的石英和高岭土侵蚀下来的熔融物，溶解于玻璃液相以后，这种富硅和富铝的玻璃熔团，如果得不到足够时间的扩散和均化，会造成玻璃液粘度不均，使拉丝时出现断头、飞丝增多的情况，在拉制无碱玻璃纤维时更甚。同时，由于生耐火石内气孔率和有机物质含量都较高，这些都是形成泡核的条件。耐火石在高温玻璃液的作用下，有气泡成核作用，使气泡源源不断从耐火石中逸出到玻璃液中，另外，从耐火石壁内毛细孔道中放出气泡，可以持续较长时间，使纤维成型过程中出现气泡的断头和飞丝。但是，耐火石产生的这种气泡并非是永久性的，当达到相对平衡后，气泡数量明显减少。使用熟耐火石时，初期的气泡可以大为减少。

国内，耐火石较多的使用于拉制中碱玻璃纤维，特别是非铂拉丝炉。