硫酸鹽防火耐熱混凝土

以硫酸鹽作結(jié)合劑,耐熱材料作集料配制成的具有防火耐熱性質(zhì)的混凝土成為硫酸鹽防火耐熱混凝土。硫酸鹽首先水解成堿式鋁鹽AL(SO4)3(OH)2,然后生成AL(OH)3,最后逐漸形成氫氧化鋁膠體而凝結(jié)硬化。硫酸鋁結(jié)合的防火耐熱混凝土強(qiáng)度在高溫下增長(zhǎng)較慢。溫度升至近700℃時(shí),強(qiáng)度隨溫度的提高而有提高。

氫氧化鋁膠體大量生成并迅速形成致密的結(jié)構(gòu)。硫酸鋁的化學(xué)結(jié)合水逐步脫水,由于脫水速度緩慢,對(duì)結(jié)構(gòu)影響較小。在火災(zāi)中普通混凝土的溫度不斷升高,當(dāng)混凝土被加熱到100℃時(shí),毛細(xì)孔并始失去水分;達(dá)到100℃-150℃時(shí),由于水蒸氣蒸發(fā)促進(jìn)熟料逐步水化,使混凝土抗壓強(qiáng)度增加:200℃-300℃時(shí)由于水泥水化產(chǎn)物水化硅酸鈣凝體開始脫水而導(dǎo)致組織硬化2100433B

根據(jù)防火耐熱混凝土膠結(jié)料的不同,可分為硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、溶膠類及有機(jī)物結(jié)合防火耐熱混凝土等。下面主要介紹常用的硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽防火耐熱混凝土。

硅酸鹽防火耐熱混凝土

以硅酸鹽系列水泥作膠結(jié)材料,耐熱材料作集料配制成的具有防火耐熱性質(zhì)的混凝土稱為硅酸鹽防火耐熱混凝土。硅酸鹽防火耐熱混凝土一般采用礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或水玻璃作為膠結(jié)材料,碎黏土磚、黏土、熟料、碎高鋁磚作集料。

硅酸鹽防火耐熱混凝土最高使用溫度可達(dá)到700℃~800℃,其耐熱的主要機(jī)理是硅酸鹽系列水泥熟料的水化產(chǎn)物氫氧化鈣在高溫下脫水,生成的氧化鈣與礦渣及摻合料中的活性氧化硅和三氧化二鋁又反應(yīng)生成具有較強(qiáng)耐熱性的無水硅酸鈣和無水鋁酸鈣,使混凝土確有一定的防火耐熱性。如使用高鋁磚、礬土熟料和碎鎂磚及鎂砂作集料配制的防火耐熱混凝土,最高使用溫度可達(dá)1100℃。

鋁酸鹽防火耐熱混凝土

以鋁酸鹽系列水泥作膠結(jié)材料,耐熱材料作集料配制成的具有防火耐熱性質(zhì)的混凝土稱為鋁酸鹽防火耐熱混凝土。鋁酸鹽防火耐熱混凝土一般采用高鋁水泥和純鋁酸鈣水泥作為膠結(jié)材料。高鋁水泥是由石灰和鋁礬土按一定比例磨細(xì)后,采用燒結(jié)法和熔融法制成的一種以鋁酸一鈣(CA)為主要成分的水硬性膠凝材料。純鋁酸鈣水泥是以工業(yè)氧化鋁和高純石灰石或方解石為原料,按一定比例混合后,采用燒結(jié)法或熔融法制成的以二鋁酸一鈣(CA2)或鋁酸一鈣(CA)為主要成分的水硬性膠凝材料。

高鋁水泥發(fā)生一系列水化反應(yīng)使低密度水化產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成高密度非水化產(chǎn)物,固相摩爾體積縮小,體系結(jié)構(gòu)間隙增大。因此,當(dāng)混凝土溫度低于1200℃,水化產(chǎn)物強(qiáng)度隨溫度的升高而明顯降低,當(dāng)溫度高于1200℃,水化產(chǎn)物開始發(fā)生燒結(jié)并產(chǎn)生陶瓷粘結(jié),強(qiáng)度提高。純鋁酸鈣水泥的水化反應(yīng)及在加熱過程中強(qiáng)度的變化與高鋁水泥類似。由于該水泥的化學(xué)組成中含有更多的AI2O3,因此當(dāng)溫度高于1200℃,水泥水化產(chǎn)物發(fā)生燒結(jié)產(chǎn)生陶瓷粘結(jié)后,混凝土具有更高的強(qiáng)度和耐火度,其最高使用溫度可達(dá)1600℃以上。

磷酸鹽防火耐熱混凝土

以磷酸鹽作結(jié)合劑,耐熱材料作集料配制成的具有防火耐熱性質(zhì)的混凝土成為磷酸鹽防火耐熱混凝土。磷酸鹽防火耐熱混凝土的凝結(jié)硬化與一般的水泥型防火耐熱混凝土不同,磷酸鹽是作為結(jié)合劑而不是膠結(jié)材料,因?yàn)榱姿猁}在常溫下本身并不具有較凝性,而是在加熱到一定溫度時(shí),一些磷酸鹽發(fā)生分解~聚合反應(yīng),在聚合反應(yīng)時(shí),新化合物的形成和聚合具有很強(qiáng)的粘附作用,將集料粘結(jié)在一起成為“混凝土”而獲得強(qiáng)度。常用的磷酸鋁耐熱混凝土的高溫動(dòng)作極限可達(dá)到1600℃-1700℃。

硫酸鹽防火耐熱混凝土

以硫酸鹽作結(jié)合劑,耐熱材料作集料配制成的具有防火耐熱性質(zhì)的混凝土成為硫酸鹽防火耐熱混凝土。硫酸鹽首先水解成堿式鋁鹽AL(SO4)3(OH)2,然后生成AL(OH)3,最后逐漸形成氫氧化鋁膠體而凝結(jié)硬化。硫酸鋁結(jié)合的防火耐熱混凝土強(qiáng)度在高溫下增長(zhǎng)較慢。溫度升至近700℃時(shí),強(qiáng)度隨溫度的提高而有提高。此時(shí),氫氧化鋁膠體大量生成并迅速形成致密的結(jié)構(gòu)。硫酸鋁的化學(xué)結(jié)合水逐步脫水,由于脫水速度緩慢,對(duì)結(jié)構(gòu)影響較小。

綜上所述,硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽和硫酸鹽等防火耐熱混凝土以其良好的放熱耐火性能得到廣泛的應(yīng)用。隨著人類社會(huì)的發(fā)展,現(xiàn)有資源越來越少,對(duì)合理利用資源,降低單位產(chǎn)品能耗及保護(hù)環(huán)境的要求也將愈來愈高,所以無水泥防火耐熱混凝土或者超低水泥防火耐熱混凝土將今后耐火混凝土的生產(chǎn)中占據(jù)重要的位置,新的結(jié)合劑也將更多地應(yīng)用于防火耐熱混凝土中。