不定形耐火材料的品種連年增加，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大。在先進(jìn)國(guó)家，不定形 耐火材料產(chǎn)量已占耐火材料總產(chǎn)量的50％以上，且有不斷增加的趨勢(shì)。作為不定形耐火材料的主要品種，耐火澆注料及其預(yù)制件的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。然而，近些年來(lái)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些含水泥耐火澆注料在養(yǎng)護(hù)或制成預(yù)制件貯存過(guò)程中有粉化現(xiàn)象，輕者僅在其表面長(zhǎng)出“白毛”，俗稱(chēng)起白堿，引起澆注料表層粉化，影響耐火澆注料外觀(guān)，嚴(yán)重者導(dǎo)致澆注料強(qiáng)度下降，影響了耐火澆注料的使用。近年來(lái)，這一現(xiàn)象已引起人們的重 視，并開(kāi)始對(duì)這種粉化現(xiàn)象進(jìn)行了研究，但其損壞機(jī)理還不十分清楚，考慮到耐火澆注料及大型預(yù)制件用量的加大，以及這種粉化現(xiàn)象的普遍性，有時(shí)還可能具有較大的危害性，對(duì)澆注料的自損壞機(jī)理進(jìn)行研究顯得愈來(lái)愈重要。
一：講述耐火澆注料的碳酸化現(xiàn)象
高鋁水泥澆注料的碳酸化，被認(rèn)為是導(dǎo)致這種澆注料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，發(fā)生粉化、剝落的主要原因之一。高鋁水泥結(jié)合澆注料暴露在空氣中。其水化產(chǎn)物CaO·AL2O3·10H2O、2CaO·AL2O3·8H2O和3CaO·AL2O3·6H2O，易于空氣中的CO2氣體發(fā)生反應(yīng)。在低于20℃時(shí)、初期水化產(chǎn)物是CaO·AL2O3·10H2O，后轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·AL2O3·8H2O在高于20℃時(shí)初期水化產(chǎn)物是2CaO·AL2O3·8H2O，后轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·AL2O3·6H2O。
在熱力學(xué)上，這些水化產(chǎn)物在空氣中發(fā)生碳酸化反應(yīng)完全是可能的，涉及的反應(yīng)方式在25℃、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，三個(gè)反應(yīng)的自由能均為負(fù)值，且CO2的平衡壓ΡCO2分別為1.013X10-12.17Pa、1.013X10-9Pa和1.013X10-8 Pa。而在大氣中，ΡCO2 =1.013X1013 Pa，這一數(shù)值比耐火澆注料中含水鋁酸鈣開(kāi)始碳酸化反應(yīng)所必須的Ca2分壓高許多，如對(duì)于十水鋁酸鈣是（1.013X1015）/（1.013X10-12177）=4.68X1013倍。在熱力學(xué)上，含水鋁酸鈣抗CO2能力的順序?yàn)椋?CaO·AL2O3·6H2O＞2CaO·AL2O3·8H2O＞CaO·AL2O3·10H2O。高鋁水泥水化產(chǎn)物的碳酸化速度依賴(lài)于水化產(chǎn)物的穩(wěn)定度。
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)，高濕度條件下澆注科更易碳酸化，而且與致密耐火澆注料相比，水含量高的輕質(zhì)澆注科更容易粉化，這說(shuō)明了在有水參與的條件下，也就是CO2處于H2CO3狀態(tài)時(shí)上述三個(gè)侵蝕反應(yīng)更易于進(jìn)行。當(dāng)水化產(chǎn)物和CO 酸性氣體相互作用時(shí)，相間孔隙內(nèi)液體的pH值急劇降低，這就使耐火澆注料中所有水化新生物都變得不穩(wěn)定。經(jīng)熱力學(xué)計(jì)算，在酸性條件下，水化產(chǎn)物CaO·AL2O3·10H2O、2CaO·AL2O3·8H2O和3CaO·AL2O3·6H2O。的穩(wěn)定性，隨水溶液酸性增加而急劇降低碳酸化過(guò)程更易進(jìn)行。