耐火澆注料施工后返堿問題分析與對策

師厚云，張彬，湯學花

（寧波連通設備集團有限公司，浙江 寧波 315000）

1 返堿現象的由來

耐火澆注料廣義是指水硬性耐火材料是由耐火顆粒基料、粉料及其他不同屬性的外加劑組成，經加水攪拌后具有有一定硬度和強度的不定型產品，施工使用時候需要支模具澆注用振動棒振動施工，是應用在高溫行業比較廣泛的耐火材料。施工完畢拆模后的耐火澆注料如果沒有及時進行烘爐，在放置過程中，可能表面會出現長白毛，隨后慢慢出現起砂和粉化。然后用手摸就能明顯感覺到掉砂，這種現象我們稱作返堿現象，比較容易在夏天發生。如果不及時采取措施，將來會對施工體的質量造成較大影響。

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2 返堿現象的原因

返堿的原因有很多，個人分析認為主要體現在下面幾個方面：

2.1 原材料中堿性物質的影響

耐火澆注料配制的原料中含有Na、K、Fe2O3等堿金屬氧化物，而這些堿金屬氧化物在與水結合攪拌后形成凝結硬化，生成游離水漂浮在其表面的水中，會帶有松散的膠狀白色沉淀物，這種現象是由于耐火澆注料表面未水化的水泥顆粒遇水后形成的飽和溶液，隨之沉淀出鋁膠和水化鋁酸鈣導致堿金屬氧化物與空氣中的二氧化碳等發生反應形成的。如耐火澆注料原料中耐火骨料、耐火粉料、作為耐火澆注料結合劑的鋁酸鈣水泥，各種微硅粉和添加劑、減水劑、促凝劑、防爆劑等。這些材料中往往都含有少量的堿金屬氧化物，其中所含的堿，有一部分可以溶入水中，特別是分散劑中的堿，幾乎全部溶入水中。而這些溶入水中的堿金屬就可以通過毛細孔向硬化體表面遷移，到達表面后再與空氣中的CO2 反應形成碳酸鹽產生返堿，膨脹，澆筑體表面出現長白毛、掛白霜、起皮疏松脫落現象。主要化學反應方程式為：

澆注料體系內部Na+離子的擴散和反應：

Na2O+H2O → 2Na++ 2OH-

2Na++2OH-+CO2+H2O → Na2CO3.xH2O

碳酸鹽繼續和鋁酸鹽水泥的水化產物發生反應：

Na2CO3+CaH10 → CaCO3+Na2O.AL2O3+10H2O

上面反應所形成的氯酸鈉會繼續在潮濕的空氣中反應，重新生成碳酸鈉：

CO2+Na2O.AL2O3→ Na2CO3+ AL2O3

2.2 氣孔率和氣孔孔徑大小

在20 世紀的70、80 年代，發拉基公司通過大量對基于礬土水泥結合的澆筑料的研究發現，澆注料的氣孔率是影響堿化現象的主要因素之一。氣孔率與水灰比之間的關系已經證實了結合相的氣孔率是非常重要的。

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2.3 環境濕度

以下是不同環境濕度對基于礬土水泥結合的輕質澆注料粉化現象的影響。很明顯，環境濕度越大，堿化現象越明顯。

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3 返堿現象的解決辦法

（1）澆注料及時烘干。澆注料返堿關鍵在于游離水的存在，要解決此問題就必須及時將游離水排出，在堿金屬和堿土金屬物質遇水轉化為氫氧化物遷移前形成穩定化合物，從而杜絕返堿現象發生。那么就應該及時烘烤澆筑體，排出澆筑體內的自由水。經過長期的生產經驗積累，個人認為可以采取如下烘烤曲線，可以達到較好的烘爐效果，且不會導致已施工的澆筑體發生損壞，造成不必要的返修。

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（2）在新施工的襯里層表面涂抗滲透有機涂料。新施工的澆注料如果不能及時烘干，那么可以在表面覆蓋塑料薄膜，或在新施工的襯里層表面涂抗滲透有機涂料并在固化24 小時后再涂一次同樣的涂料，從而阻止水分攜帶著堿向表面遷移。如采用抗滲透有機涂料，涂料應有顏色，以便區分涂刷區域和未涂刷區域，該種涂料燃點一般可在150℃左右，設備運行時，完全可以燃燒清除。根據歷年的經驗，AntisolR-A 有機抗滲透涂料可以達到較好的抗滲透效果。

（3）可以從耐火澆注料自身解決，方法就是選用低堿含量的耐火原料，提高耐火澆注料黏度及快速硬化，這樣可降低鈉鹽遷移速度，做好加強質量管理，嚴格控制加水量，防止加水過多。

4 結語

上面介紹了耐火澆注料堿化現象的由來及相關應對措施。但請注意，堿解作用是一種自然現象，采用任何一種方法都不可能完全避免。當堿解作用已經發生時，耐火層厚度中的疏松部分通常小于10mm，這時應盡快將松散材料刷去并涂上抗滲透涂料。