普通铝酸钙水泥耐火浇注料(conventional   calcium   aluminate   cement   castable   refractories)

以普通铝酸钙水泥为结合剂，与耐火骨料和粉料按一定比例配制成的可浇注耐火材料。(见耐火浇注料)。此浇注料经加水拌和、振动浇注成型、养护和烘烤后即可直接使用。此种材料既可以在工业炉上直接浇注成整体内衬，也可制成预制块砌筑工业炉内衬。使用温度随所采用的耐火骨料和粉料的耐火性能，以及水泥的性能不同而异。分类普通铝酸钙水泥有3类：矾土水泥、铝—60水泥和低钙铝酸盐水泥。其性能见表1。据此，浇注料也分为3类，即矾土水泥耐火浇注料、铝60水泥耐火浇注料和低钙铝酸盐水泥耐火浇注料。

矾土水泥耐火浇注料    以矾土水泥为结合剂，与各级粘土质、或高铝质骨料和粉料按一定比例配合制成的，也可与轻质耐火骨料配制成隔热耐火浇注料。由于矾土水泥矿物组成是以一铝酸钙(CaO•Al₂O₃)为主，因此其特点是在常温下凝结硬化速度较快。在水化初期(10h内)放热量较大，约为总水化热的80％，故在夏季养护过程中必须随时喷水冷却。在冬季养护过程中要用湿麻袋或塑料薄膜覆盖，以保持浇注好制品或衬体表面潮湿，目的在于避免浇注好的制品或衬体温度过高，表面水分蒸发过快，不能获得充分水化，表层出现疏松，导致强度下降。矾土水泥浇注料成型后一般经过1～3h就可达到初凝，6～8h后达到终凝，强度增长较快，养护1d可达到极限强度的75％上下，3d可达到85％～95％，7d后基本达到极限强度。

矾土水泥浇注料的质量取决于所采用的骨料和粉料的质量、骨料的粒度组成、水泥加入量、用水量和养护温度。对骨料要求烧结充分、致密、气孔率低、杂质含量低。骨料的粒度配比要求设计成最紧密堆积。因此宜采用多级配料，常用的级配为：15～7mm为20％、7～3ram为25％、3～1mm为10％、1～0．074mm为10％，小于0．074mm为10％～15％，矾土水泥加入量10％～20％。还可加入微量的减水剂，以降低用水量、改善施工性能和提高密度。

养护温度对矾土水泥浇注料的强度有明显的影响(见图)。通常在20℃上下养护可获得较好的强度。低于此温度水化不完全，强度很难达到最高值；高于此温度时，达到最高值后会出现强度倒退(降低)现象，其原因在于水化初期生成的CaO•Al₂O₃•10H₂O逐渐转化成2CaO•A1₂O₃•8H₂O和3CaO•A1₂O ₃•6H₂O所致(见铝酸钙水泥)。

矾土水泥结合的典型的粘土质、高铝质和刚玉浇注料的理化性能见表2。矾土水泥结合的浇注料冷态强度随热处理温度的提高而下降，直到高温热处理材料发生烧结后才又提高。这是由于中温下水化物转变和水合键被破坏所致，而经高温处理后形成陶瓷结合又使强度上升。而热态强度与冷态强度相反，是随温度升高而逐渐增大，温度达到900～950℃时强度最高，这是与骨料热膨胀弥合部分微空隙，使颗粒之间接触更紧密有关。但到950℃以上时，由于开始出现少量液相，热态强度则出现下降，到1250℃以上时，液相量显著增大，强度显著下降。

铝60水泥耐火浇注料     以铝一60水泥为结合剂，与粘土质或高铝质骨料和粉料，按一定比例配成的可浇注料耐火材料。铝一60水泥的矿物组成以CaO•2A1₂O₃为主、约占60％。其余为CaO•Al₂O₃和少量2CaO•AI₂O₃•SiO₂。凝结硬化速度略慢于矾土水泥。水化过程放出的水化热也不如矾土水泥集中，一般在七天内逐渐放完。在铝—60水泥中，是先依靠CaO•A1₂O₃水化，然后由CaO•Al₂O₃水化时放出的水化热促进CaC)•2A1：0。水化。因此要加快铝一60水泥的凝结硬化速度，也可采用蒸汽对铝一60水泥浇注料进行养护。但蒸汽养护的水化物为3CaO•Al：0。•6H：0，这样养护后的烘干强度虽然不如常温下养护后的烘干强度。然而不存在由CaO•A1₂O₃•10H₂O和2CaO •Al₂O₃•8H₂O转化为3CaO•A1₂O₃•6H₂O时而造成的强度下降，强度损失小。另一方面，CaO•2A1₂O₃。水化时有一定量的铝胶(A1₂O₃•aq)生成，形成水化物晶体一凝胶体混合胶结物，可减轻水化物晶体转化时引起的结构破坏。

铝—60水泥浇注料的强度发展速度比矾土水泥浇注料慢，养护7d后才接近极限强度。一般7d天强度为50MPa左右。加热后中温强度下降幅度也要比矾土水泥浇注料小些。

铝一60水泥浇注料配比与矾土水泥浇注料相似。通常以铝矾土作为骨料和粉料。水泥加入量为10％～18％。由于铝—60水泥中CaO含量比矾土水泥低，其浇注料在高温下生成的2CaO•Al₂O₃ •SiO₂或CaO•Al₂O₃ •2SiO₂低熔物相要少些，故使用温度比同材质矾土水泥浇注料要高些。

低钙铝酸盐水泥浇注料以低钙铝酸盐水泥为结合剂，与高铝熟料、或铝铬渣，或刚玉骨料和粉料按一定比例配合而成的可浇注料耐火材料。低钙铝酸盐水泥的CaO含量为21％～24％，主要矿物为CaO•2Al₂O₃ ，几乎不含CaO•Al₂O₃这种耐火浇注料在常温下养护时强度增长很慢，养护早期强度低，到后期(约28d)才能达到最高强度，一般养护1d的强度仅为极限强度的15％～17％，3d为35％～40％，7d为50％～60％，21d为85％～90％，到28d时耐压强度可达50～70MPa。因此为加速硬化速度，通常采用80～100℃水蒸气养护，以促进CaO•2Al₂O₃水化，蒸汽养护16～24h即可达到最高强度。但要比常温下养护的极限强度低些。这是因为蒸汽养护生成的水化物为3CaO•Al₂O₃•6H₂O和铝胶，而不是CaO•Al₂O₃ •10H₂O和2CaO•Al₂O₃•8H₂O。但经热处理后的强度下降率要比常温下养护的小些。低钙铝酸盐水泥浇注料的热态强度要比矾土水泥或铝—60水泥浇注料高些。

应用普通铝酸钙水泥耐火浇注料的使用温度取决于所采用的材料的耐火性能。以粘土熟料为骨料和粉料的浇注料，使用温度为1300～1450℃，以二三级高铝熟料为骨料和粉料的浇注料，使用温度为1400～1500℃，以一级高铝熟料为骨料和粉料的浇注料，使用温度为1450～1550℃。为了提高使用温度，每种材质的浇注料中的基质(粉料)部分还可以用氧化铝含量更高一级的材料取代。如粘土质浇注料中的粉料可用二级或一级、或特级高铝熟料粉取代；而高铝质浇注料中的粉料可用部分刚玉粉取代。

普通铝酸钙水泥结合的浇注料应用范围很广，可以根据使用温度、使用条件差异分别选用不同类型铝酸钙水泥作结合剂，配加不同的致密或轻质耐火骨料和粉料。这类浇注料广泛用于冶金、石化、机械、建材等工业部门的各种热处理炉、加热炉、均热炉、锅炉、出铁和出钢槽、回转窑窑头和窑尾、石油化工反应器和各种热风管、阀门及烟囱的内衬等。