耐火混凝土

由適當的膠凝材料、耐火骨料、摻合料和水按一定比例配製而成的特種混凝土。

能在900℃以上高温長期作用下保持所需要的力學性能。其性質取決於所所有骨料、摻合料和膠凝材料的材質及其配比。其材質、組成與配料與耐火澆注料相似。

耐火骨料可採用重礦渣、碎耐火磚、玄武岩、鋁礬土熟料、燒結鎂砂等。根據所用膠凝材料，可分為硅酸鹽水泥耐火混凝土、鋁酸鹽水泥耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸鹽耐火混凝土、鎂質耐火混凝土等。

耐火混凝土中的粒狀料和粉狀料分別稱為骨料和摻合料。混凝土的混合物可採用澆注、振動或搗打的方法成型，並根據膠凝材料的硬化特性（如氣硬性、水硬性、熱硬性等），採用相應措施促使其硬化。

主要用於構築工業窯爐中的整體爐襯和製成預製塊。其中用於900℃以下的稱為耐熱混凝土，用於工業窯爐和熱工設備的基礎與煙囱等。

耐火混凝土是指工作於900~1600攝氏度的温度下並保持其物理力學性能（如有較高的耐火度、熱穩定性、荷重軟化點以及高温下較小的收縮等）的特種混凝土。

耐火混凝土的組成主要包括耐熱骨料、膠凝材料、特殊外加劑以及水。耐熱骨料主要是碎黏土磚、黏土熟料、礬土熟料、碎高鋁耐火磚等；細骨料有鎂砂、含較高的粉煤灰碎高鋁磚、碎鎂質耐火磚、鎂砂、剛玉砂等，起骨架作用。膠凝材料主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥高鋁水泥、低鈣鋁酸鹽水泥，起凝結作用。特殊的外加劑常用的就是減水劑，可以減少拌合混凝土時的用水量。 ^[2] 

由耐火集料、粉料和膠結料加水或其他液體配製不經煅燒而直接使用的不定形耐火材料，也稱耐火灌築材料。它可分為：

①普通耐火混凝土。所用集料有高鋁質、粘土質、硅質、鹼性材料(鎂砂、鉻鐵礦、白雲石等)或特種材料（碳素、碳化硅、鋯英石等），也可以採用幾種耐火集料組合。

②隔熱耐火混凝土。主要用耐火輕集料配製。所用輕集料有膨脹珍珠岩、蛭石、陶粒、多孔粘土熟料、空心氧化鋁球等，也可用幾種耐火輕集料組合，或與耐火集料共同組合。耐火混凝土所用膠結料有高鋁水泥、磷酸鹽膠結料、水玻璃膠結料、粘土等。

耐火混凝土為不燒製品，生產工藝簡單，節省能源，可按照需要造型,整體性比磚砌爐襯好,適宜於機械化施工，合理利用時往往能延長爐襯壽命。耐火混凝土主要用於冶金、石油、化工、建築材料、機械等工業窯爐中。一般使用温度為1300～1600°C。使用温度低於900°C的耐火混凝土稱為耐熱混凝土，主要用於熱工設備的基礎、煙囱、煙道等構築物中。

1、耐火度與同材質的耐火磚差不多，但由於耐火混凝土（澆注料）未經燒結，初次加熱時收縮較大，故荷重軟化點比耐火磚略低。儘管如此，從總體上衡量，性能優於耐火磚。

2、耐火混凝土優於低温膠結劑料的作用，常温耐壓強度較高。同時因為砌體的整體性好，爐子的氣密性好，不易變形，外面的爐殼鋼板可以取消，爐子抗機械震動和衝擊的性能比磚的砌體好。例如用於均熱爐的側牆上部，該處機械磨損和碰撞都比較厲害，壽命比磚砌的以高了數倍。

3、熱穩定性好，骨料大部分或全部是熟料，膨脹與膠結料的收縮相抵消，故砌體的熱膨脹相對來説比磚小，温度應力也小，而且結構中有各種網狀、針狀、鏈狀的結晶相。抗低温度應力能力強。例如用來澆注均熱爐爐口及爐蓋，壽命延長到一年半。

4、生產工藝簡單，取消了複雜的制磚工序。可以製成各種預製塊，並能機械化施工，大大加快了築爐速度，比砌磚效率提高十多倍。還可以利用廢磚等作骨料，變廢為利。

耐火混凝土配合比設計的基本參數，與普通混凝土大同小異，主要包括：膠結材料的用量、水灰比（水膠比）、摻和料的用量、骨料級配和砂率。

1、膠結材料的用量

通常條件下，混凝土骨料的耐火度都比膠結材料的高，膠結材料超過特定範圍時，隨着膠結材料用量的增加，混凝土的荷重軟化點降低，殘餘變形增大。所以，為提高耐火混凝土的高温性能，在滿足混凝土施工和易性和常温強度的條件下，儘量減少膠結材料的用量。若水泥耐火混凝土在不同使用條件下，水泥用量可在15%左右。對荷重軟化點和耐火度要求較高，常温強度要求不高的水泥耐火混凝土，水泥用量應控制在12%左右。

2、水灰比或水膠比

水泥耐火混凝土的水灰比增減，對其強度和殘餘變形的影響非常顯著。水灰比的增加，混凝土的強度下降，對耐火混凝土更為顯著。所以，配製耐火混凝土時，要儘可能減少用水量，降低水灰比。一般混凝土拌和物的坍落度應小於2cm，最好採用乾硬性混凝土。膠結材料為水玻璃的耐火混凝土，水玻璃的模數應控制在2.6～2.8範圍內，相對密度採用1.36～1.40。促硬劑氟硅酸鈉的用量一般為水玻璃用量的10%～12%。用磷酸作膠結材料的耐火混凝土，磷酸的濃度通常為50%。

3、摻和料的用量

在耐火混凝土中摻加適量的摻和料，能夠明顯改善混凝土的高温性能，提高混凝土拌和物和易性，還能節約水泥。從試驗結果可知：對常温要求強度不高的耐火混凝土，摻和料的摻量應多一些，用量通常為水泥用量的30%～100%，最高能達300%。

4、骨料級配和砂率

骨料的用量約佔耐火混凝土混合料總量的80%，改善骨料的級配對提高耐火混凝土的密實度和高温特性都有較好效果。在選擇骨料時，應注意骨料的類別和耐火度，使骨料與膠結材料相適應，還要選擇適宜的粒度。若粒徑過大，用量過多，混凝土拌和物的和易性較差，成型困難，使混凝土密實度下降，在高温下易於分層脱落。砂率應控制在45%左右。 ^[3] 

耐火混凝土的配合比設計應採用經驗配合比作為初始配合比，通過試拌調整，確定適用的配合比。如果用計算法選擇混凝土的配合比，整個計算試配到配合比的確定。

1、配合比的確定

耐火混凝土配合比的確定一般有以下兩種方式：一是按照設計圖紙或設計通知書所給定的原材料要求，經試拌能滿足施工和易性的要求，即可按此配合比進行施工；二是設計圖紙中只提出耐火混凝土品種及其技術要求，可由施工單位按照國家的有關規程、標準，按以下程序確定施工。其一，由試驗部門提出擬用配合比及原材料技術要求，並取樣進行試驗達到設計要求後，向供應部門提出備料配合比，以便於以此配合比購進各種原材料。二，由材料試驗部門制定施工配合比，在施工現場試拌，若能滿足施工和易性要求，按此配合比進行施工。

2、耐火混凝土配製的允許誤差

為了保證耐火混凝土的各項技術性能滿足設計要求，對其所組成的各種材料的稱量必須嚴格控制。耐火混凝土配製的各種材料允許誤差，與普通水泥混凝土大致相同，具體要求：一是對水泥和粉料，其誤差為±1%；二是對耐火骨料，其誤差為±3%；三是對水及各種液體膠結料，其誤差為±1%。 ^[3]