耐火澆注料是由耐火骨料與基質(zhì)粉料，加入一定量結(jié)合劑和添加劑共同組成。施工的時(shí)候，加水進(jìn)行攪拌，使其具有較好流動(dòng)性，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)成型、養(yǎng)護(hù)使其凝結(jié)、硬化。因?yàn)槠涫┕ば矢摺⑸a(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，耐火材料應(yīng)用普遍，從鋼鐵工業(yè)的煉鐵工序的高爐、熱風(fēng)爐、焦?fàn)t，到煉鋼工序的轉(zhuǎn)爐、連鑄等加熱爐均有所應(yīng)用。另外，還用于水泥、玻璃等產(chǎn)業(yè)的窯爐以及焚燒爐等要求高溫處理的位置。

　　雖然耐火材料中主原料至關(guān)重要，但結(jié)合劑是不可缺少的重要組成部分。結(jié)合劑的作用即是將骨料和細(xì)粉顆粒膠結(jié)在一起，經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)一定的時(shí)間，從而獲得相應(yīng)的脫模強(qiáng)度。耐火材料中的結(jié)合劑不僅要滿足一定的常溫性能，還要能夠使得澆注料具有較好的高溫使用性能，此外還需考慮該結(jié)合劑是否與澆注料中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生低熔相。不定型耐火材料所用的結(jié)合劑有許多種，其中常用的有鋁酸鈣水泥、溶膠及水合氧化鋁等。

　　1、鋁酸鈣水泥結(jié)合澆注料

　　鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑的應(yīng)用最為廣泛。但是，由于鋁酸鈣水泥在使用時(shí)，不可避免的引入一定量的CaO，與耐火混合物中的其他氧化物結(jié)合，導(dǎo)致低共熔點(diǎn)混合物的形成。例如，在含有二氧化硅的體系中，鋁酸鈣水泥中的CaO與Al2O3與澆注料中添加的SiO2微粉反應(yīng)生成了低共熔點(diǎn)相CAS2和C2AS，使得澆注料的抗渣性及高溫性能下降。因此，為了避免在高溫條件下，澆注料中有液相的形成，提高澆注料的耐腐蝕性與高溫強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)澆注料的使用壽命，低水泥(1.0%≤W(CaO)≤2.5%)和超低水泥(0.2%≤W(CaO)≤1.0%)澆注料應(yīng)運(yùn)而生。雖然減少了CaO的引入，優(yōu)化了澆注料的高溫性能，但是由于其并未完全擺脫水泥的使用，所以其在高溫條件下的使用依舊受限。

　　2、溶膠結(jié)合澆注料

　　凝聚結(jié)合一般指，在VanderWaals力作用下，尺寸接近的粒子凝聚而進(jìn)行結(jié)合。溶膠結(jié)合是凝聚結(jié)合的一種形式。溶膠之所以可以作為耐火材料結(jié)合劑使用，是基于溶膠-凝膠技術(shù)，與混合物攪拌的過(guò)程中形成的網(wǎng)絡(luò)絮凝結(jié)構(gòu)，把耐火物料中的骨料包裹連接起來(lái)形成了坯體，從而為溶膠結(jié)合的澆注料提供脫模強(qiáng)度。

　　硅溶膠是二氧化硅膠體均勻分布在水中而形成的膠體溶液，硅溶膠結(jié)合就屬于溶膠結(jié)合。硅溶膠的縮合反應(yīng)為：-Si-OH+HO-Si-=-Si-O-Si-+H2O，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提供強(qiáng)度。硅溶膠結(jié)合澆注料在混合、中低溫強(qiáng)度、燒結(jié)性能、體積穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是，常溫養(yǎng)護(hù)后的硅溶膠結(jié)合澆注料脫模強(qiáng)度較低，因此不能廣泛使用。

　　3、水合氧化鋁結(jié)合澆注料

　　水合氧化鋁(ρ-Al2O3)是一種遇水可水化的氧化鋁(氧化鋁的一種晶型)，其結(jié)晶性能差。在常溫下遇水發(fā)生水化反應(yīng)形成拜耳石Al(OH)3和勃姆石溶膠AlOOH[16]。拜耳石和勃姆石溶膠均具備膠結(jié)和硬化作用，從而為水合氧化鋁結(jié)合澆注料提供強(qiáng)度。在高溫下，Al(OH)3及AlOOH最終轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，因此水合氧化鋁結(jié)合的澆注料具有較高的高溫強(qiáng)度。

　　在含有二氧化硅的體系中使用時(shí)，避免了CaO的引入，提高了澆注料的液相生成溫度，使得澆注料具有更高的高溫強(qiáng)度。在不含有二氧化硅的體系中(比如鋼包內(nèi)襯用鋁鎂質(zhì)澆注預(yù)制塊)，由于水合氧化鋁在高溫下最終轉(zhuǎn)化為α-Al2O3，與體系中的MgO反應(yīng)，生成了耐侵蝕且熔點(diǎn)高的鎂鋁尖晶石，從而使其高溫性能較好，改善其抗侵蝕性。此外，水合氧化鋁結(jié)合澆注料可大量吸收渣中CaO，使得渣堿度下降，還形成了CA6致密層，阻擋CaO進(jìn)一步滲透到材料內(nèi)部，從而增強(qiáng)了材料的抗渣滲透能力。

　　但是水合氧化鋁作為結(jié)合劑也存在一定的缺點(diǎn)，例如，水合氧化鋁結(jié)合澆注料生坯強(qiáng)度低，即澆注料的脫模強(qiáng)度低。此外，在烘烤過(guò)程中，水合氧化鋁結(jié)合澆注料的水化產(chǎn)物在較短的溫度范圍內(nèi)迅速脫水，其顯氣孔率較低，并且隨著溫度的升高，顯氣孔率保持不變，所以透氣性較差，抗爆裂性能差。