不定形耐火材料的品種連年增加，質(zhì)量不斷提高，應用領域逐步擴大。在先進國家，不定形 耐火材料產(chǎn)量已占耐火材料總產(chǎn)量的50％以上，且有不斷增加的趨勢。作為不定形耐火材料的主要品種，耐火澆注料及其預制件的應用范圍也不斷擴大。然而，近些年來，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些含水泥耐火澆注料在養(yǎng)護或制成預制件貯存過程中有粉化現(xiàn)象，輕者僅在其表面長出“白毛”，俗稱起白堿，引起澆注料表層粉化，影響耐火澆注料外觀，嚴重者導致澆注料強度下降，影響了耐火澆注料的使用。近年來，這一現(xiàn)象已引起人們的重 視，并開始對這種粉化現(xiàn)象進行了研究，但其損壞機理還不十分清楚，考慮到耐火澆注料及大型預制件用量的加大，以及這種粉化現(xiàn)象的普遍性，有時還可能具有較大的危害性，對澆注料的自損壞機理進行研究顯得愈來愈重要。
一：講述耐火澆注料的碳酸化現(xiàn)象
高鋁水泥澆注料的碳酸化，被認為是導致這種澆注料結(jié)構強度降低，發(fā)生粉化、剝落的主要原因之一。高鋁水泥結(jié)合澆注料暴露在空氣中。其水化產(chǎn)物CaO·AL2O3·10H2O、2CaO·AL2O3·8H2O和3CaO·AL2O3·6H2O，易于空氣中的CO2氣體發(fā)生反應。在低于20℃時、初期水化產(chǎn)物是CaO·AL2O3·10H2O，后轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·AL2O3·8H2O在高于20℃時初期水化產(chǎn)物是2CaO·AL2O3·8H2O，后轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·AL2O3·6H2O。
在熱力學上，這些水化產(chǎn)物在空氣中發(fā)生碳酸化反應完全是可能的，涉及的反應方式在25℃、標準大氣壓下，三個反應的自由能均為負值，且CO2的平衡壓ΡCO2分別為1.013X10-12.17Pa、1.013X10-9Pa和1.013X10-8 Pa。而在大氣中，ΡCO2 =1.013X1013 Pa，這一數(shù)值比耐火澆注料中含水鋁酸鈣開始碳酸化反應所必須的Ca2分壓高許多，如對于十水鋁酸鈣是（1.013X1015）/（1.013X10-12177）=4.68X1013倍。在熱力學上，含水鋁酸鈣抗CO2能力的順序為：3CaO·AL2O3·6H2O＞2CaO·AL2O3·8H2O＞CaO·AL2O3·10H2O。高鋁水泥水化產(chǎn)物的碳酸化速度依賴于水化產(chǎn)物的穩(wěn)定度。
在生產(chǎn)現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)，高濕度條件下澆注科更易碳酸化，而且與致密耐火澆注料相比，水含量高的輕質(zhì)澆注科更容易粉化，這說明了在有水參與的條件下，也就是CO2處于H2CO3狀態(tài)時上述三個侵蝕反應更易于進行。當水化產(chǎn)物和CO 酸性氣體相互作用時，相間孔隙內(nèi)液體的pH值急劇降低，這就使耐火澆注料中所有水化新生物都變得不穩(wěn)定。經(jīng)熱力學計算，在酸性條件下，水化產(chǎn)物CaO·AL2O3·10H2O、2CaO·AL2O3·8H2O和3CaO·AL2O3·6H2O。的穩(wěn)定性，隨水溶液酸性增加而急劇降低碳酸化過程更易進行。