普通水泥耐火澆注料的凝結硬化和耐火機理

普通水泥耐火澆注料的凝結硬化機理，主要是水泥中的C3S、C2S、C3A和C4AF等礦物水化作用的結果。

矽酸鹽水泥耐火澆注料的凝結硬化，起主導作用的是矽酸三鈣（C3S）。該水泥的水化產物有氫氧化鈣、水化矽酸二鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣和水化硫鋁酸鈣等。其反應過程可分為三個時期：溶解期，即水泥遇水開始水化，直至水泥顆粒週期的液體變成Ca（OH）的飽和溶液；膠化期，即水化產物不再大量溶解，直接以固體析出，並變成膠體而開始逐漸凝結；硬化期，即凝膠逐漸變成晶體，並形成緊密交錯的組織結構，致使耐火澆注料獲得強度。實際上，這三個時期不是截然分開的，是相互交錯進行的，是由水泥顆粒表面逐漸進入核心的，因此水泥的水化硬化全過程，需要較長的時間。

眾所周知，矽酸鹽水泥澆注料是不耐火的，在長期受熱（溫度>200℃）作用的情況下，由於水化物的脫水，致使水泥石與骨料間的聯結破壞，同時骨料受熱也遭到了破壞。因此，為了配成耐火澆注料，必須克服這些弱點。其主要技術措施是，選擇耐火原料作骨料和摻加耐火粉料。

矽酸鹽水泥耐火澆注料的耐火機理：必須選擇耐火原料作骨料，摻加耐火粉料，其主要作用：（1）能減少水泥石的收縮；（2）可結合遊離氧化鈣；（3）能穩定矽酸二鈣。

矽酸鹽水泥的水泥石，主要由矽酸二鈣凝膠體和氫氧化鈣組成的。在低溫階段，其凝膠體緊縮緻密，高溫時便發生開裂，且越厚開裂越大。在耐火澆注料中摻加耐火粉料後，遇水所產生的矽酸二鈣凝膠體也包裹在粉料表面，即凝膠體被分散，或者說減薄了凝膠體包裹層的厚度。顯然，粉料越多越細，其包裹層越薄，則開裂少，收縮也小；氫氧化鈣受熱後脫水生成CaO，冷卻後CaO吸水消解又生成Ca（OH）2，致使其體積變化而破壞了澆注料。摻加矽酸鋁質熟料、火山灰和白砂石等耐火粉料，在較低溫度下，能與CaO反應生成穩定的矽酸鈣等，使澆注料體積穩定，達到耐火的目的；矽酸二鈣在溫度高於675℃時為β型，冷卻後則轉變成γ型，並伴隨其體積脹縮而破壞了澆注料的結構。摻加耐火粉料後，能與矽酸二鈣起固相反應，並使之生成三矽酸二鈣以至矽酸鈣等穩定產物。

在矽酸鹽水泥的水泥石中，遊離CaO含量約為10%，C2S含量約為40%。為了結合CaO和使C2S全部轉化成CS，則需SiO2的量約為水泥質量的26%。若摻加黏土熟料粉，能提供有價值的SiO2較低，根據計算和試驗證明，其用量約為水泥質量的58%。這就是說，如果水泥用量為100，耐火粉料用量起碼為58，這樣才能滿足其需要，使之成為耐火澆注料。