對實際生產中常(chang)見(jian)的耐火(huo)澆注(zhu)料粉(fen)化現(xian)象進行了分析，認為高鋁澆注(zhu)料的自損壞機(ji)理為高鋁水泥水化產物被大氣中的(de)酸性氣體(CO2、SO2、H2S)侵(qin)蝕 ,導(dao)致水化物(wu)分解 ,結(jie)(jie)合強度下降，引起高(gao)鋁耐(nai)火澆(jiao)注(zhu)料(liao)粉化(hua)(hua)、剝落(luo)。另外，隨(sui)著澆(jiao)注(zhu)料(liao)中水分的蒸(zheng)發(fa)，鹽(yan)類物(wu)質不斷向(xiang)蒸(zheng)發(fa)面遷移、析(xi)出，其(qi)中一部分含(han)結(jie)(jie)晶水的鹽(yan)類，進(jin)一步失去結(jie)(jie)晶水，伴(ban)隨(sui)著體積變(bian)化(hua)(hua)，加(jia)劇了澆(jiao)注(zhu)料(liao)的損(sun)壞過程。

1澆(jiao)注料損壞現象及(ji)機理

1.1澆(jiao)注(zhu)料的碳(tan)酸化現象

高鋁(lv)澆注(zhu)料的碳酸化，被認(ren)為(wei)是(shi)導致(zhi)這種澆注(zhu)料結構(gou)強度降低(di)，發生粉化、剝(bo)落的主要(yao)原因之一。高鋁水泥(ni)結合澆注(zhu)料(liao)暴露在(zai)空(kong)氣中(zhong)，其水化產物 CaO·Al2O3·10H2O、2CaO·Al2O3·8H2O和(he) 3CaO· Al2O3·6H2O，易與(yu)空氣中(zhong)的CO2氣體發生(sheng)反應。在低于20 ℃時 ,初期水化產物是(shi) CaO·Al2O3·10H2O ,后轉變為 2CaO·Al2O3·8H2O。在(zai)高(gao)于(yu)20 ℃時(shi)，初(chu)期水化產物是2CaO·Al2O3·8H2O，后轉變為3CaO·Al2O3·6H2O。

在(zai)熱(re)力學上，這些水化產物在(zai)空氣(qi)中發(fa)生碳酸化反應完全是可能的，涉(she)及的反應方程(cheng)式見表1.在25℃、標準大氣壓下，三個反應的(de)自由能均為負值，且CO2的平衡(heng)分壓(ya)PCO2 分別(bie)為1.013X10-12.17Pa 、1.013X10-9.51Pa和1.013X10-8.88Pa。而在大氣壓中。PcO2=1.013X101.5Pa，這(zhe)一數值(zhi)比耐火澆(jiao)注(zhu)料中含(han)水鋁(lv)酸(suan)鈣開始碳(tan)酸(suan)化反應所需(xu)的CO2的(de)分壓高許多，如對于十水鋁酸鈣是（1.013X101.5）/（1.013X10-12.177）=4.68X1013倍。在熱力(li)學上，含水鋁酸鈣(gai)抗CO2能力的順序(xu)為(wei)：3CaO· Al2O3·6H2O＞2CaO·Al2O3·8H2O＞CaO·Al2O3·10H2O。高鋁水(shui)泥水(shui)化產物的(de)碳酸化速度(du)依賴于水(shui)化產物的(de)穩定度(du)。

在生產現(xian)場中(zhong)發現(xian)，高濕度條件(jian)(jian)下澆注(zhu)料(liao)更(geng)易碳酸(suan)化，而且與致(zhi)密澆注(zhu)料(liao)相比，水(shui)含量(liang)高的輕質澆注(zhu)料(liao)更(geng)容易粉化，這說明了在有水(shui)參與的條件(jian)(jian)下，也就是CO2處于(yu)H2CO3狀(zhuang)態時(shi)，上述(shu)三個侵(qin)蝕反(fan)應更易于進行。當水化產物和(he)CO2酸性氣體相互作用時，相間孔隙內液體的(de)PH值急劇降低，這就使耐火澆(jiao)注料(liao)中所有水化性(xing)生(sheng)物(wu)都變得不穩定(ding)。經熱力學計算，在酸性條件下，水化產物(wu)CaO·Al2O3·10H2O、2CaO·Al2O3·8H2O 和 3CaO·Al2O3·6H2O的(de)穩(wen)定性(xing)，隨水(shui)溶液酸性增(zeng)加而急劇(ju)降低，碳(tan)酸化過程更(geng)易(yi)進(jin)行(xing)。

表(biao)1 CO2對耐火澆注料(liao)水化產物侵蝕(shi)反應的計算結(jie)果(25 ℃)

1. 2 澆注料的硫酸化(hua)現(xian)象

與高鋁水(shui)泥水(shui)化產物的碳(tan)酸化相比(bi) ,其硫酸(suan)化現象卻(que)未引(yin)起足(zu)夠(gou)的重視。在大氣中，除CO2 酸性氣體外，還存在(zai)SO2、H2S氣(qi)體(ti)。它(ta)們(men)對高鋁澆(jiao)注料的基質部(bu)分的水化(hua)產物(wu)也有強烈的侵蝕作用，導致(zhi)澆注料粉化和剝(bo)落(luo)。其反應方程式見表2和表3。實(shi)際上(shang)，在(zai)地表條件下，PO2 = 2. 127 ×10 4 Pa ,按(an)上述各反應方程可(ke)算出SO2 和 H2S 的平衡分壓(ya)分別為1. 013 ×10 - 62～1. 013 ×10 - 58 Pa 和1. 013×10 - 149. 36～1.013 ×10 - 146 Pa。這(zhe)說明(ming)，在(zai)大氣(qi)條(tiao)件下( PSO2 = 1. 013 ×10 - 5. 32 Pa 和 PH2S = 10 - 6. 22 Pa ,按(an)居住區大氣(qi)中有害物質濃(nong)度(du)折算，含水(shui)鋁酸鈣在熱力(li)學上是(shi)不(bu)穩定的(de)。它(ta)們(men)的(de)穩定性順序為3CaO·Al2O3·6H2O > 2CaO·Al2O3·8H2O > CaO·Al2O3·10H2O。

2 結(jie)論

高(gao)鋁澆注(zhu)料的(de)自損壞機(ji)理(li)為澆注(zhu)料基質部分的(de)高(gao)鋁水泥(ni)水化(hua)產(chan)物被(bei)大氣(qi)中的(de)酸性氣(qi)體(ti)(CO2、SO2、H2S)侵蝕 ,導致水化物分解(jie) ,澆注(zhu)料(liao)的結(jie)合強度下降。這種損壞過程(cheng)實質為澆注(zhu)料(liao)的碳酸化(hua)和硫酸化(hua)過程(cheng)。

(2)澆注料在(zai)養護(hu)或(huo)自然干燥(zao)過程中 ,隨著水分(fen)的蒸發 ,澆注(zhu)料(liao)內部物(wu)質向表面遷移、析出 ,其中(zhong)一部分含結晶水的鹽類進一步失水，晶型發生改變，同時伴隨著體(ti)積變化(hua) ,加劇(ju)了澆注料的損(sun)壞過(guo)程。