通常將Al2O3含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于90%的耐火澆注料稱為剛玉耐火澆注料，其主要物相為剛玉，因?yàn)閯傆窬哂腥埸c(diǎn)高(2050℃)和抗熔渣侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使剛玉質(zhì)澆注料具有較高的耐火度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。剛玉耐火材料的原料組合有多種形式，例如：

　　(1)用白剛玉作骨料和粉料

　　(2)用板狀氧化鋁和致密(燒結(jié))氧化鋁作骨料，用致密(燒結(jié))氧化鋁作粉體；(3)用亞白剛玉或者棕剛玉作骨料，用致密(燒結(jié))氧化鋁作粉料;(4)用白剛玉和特級(jí)礬土熟料作骨料，用白剛玉作粉料等。

　　為了提高剛玉質(zhì)耐火澆注料基質(zhì)的性能，通常用白剛玉粉或者板狀氧化鋁粉作為其粉料。根據(jù)剛玉耐火澆注料目標(biāo)性能的要求，合理的選擇顆粒分布系數(shù)作為配方擬合顆粒配比。結(jié)合系統(tǒng)中的活性填料，普遍使用SiO2粉(常稱為硅灰)或者活性α-Al2O3粉等。

　　根據(jù)應(yīng)用要求，剛玉質(zhì)耐火澆注料一般可按照含水泥(LCC及UL-CC)或者無(wú)水泥(NCC)的組成配制。前者以水泥或者水泥和活性超微粉并用作為結(jié)合劑，而后者則采用活性超微粉作為結(jié)合劑。同時(shí)添加高效表面活性劑(高效分散劑和減水劑)以分散結(jié)合劑和活性填料，減少用水量。

　　一般來(lái)說(shuō)，剛玉質(zhì)耐火澆注料中的粉體+活性填料(超微粉)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為30%~34%。材料品種不同時(shí)，其活性填料用量也會(huì)不相同，但最佳活性填料配入量在4%~10%之間。

　　活性填料的作用機(jī)理很復(fù)雜，但其根本的作用機(jī)理是起填充作用。因?yàn)槟突饾沧⒘系牧６燃?jí)配，堆積密度較大，而且較致密，但仍然有眾多的孔隙。若用活性填料(超微粉)來(lái)填充這些孔隙，便可使孔隙大大減少，從而明顯地降低耐火澆注料的用水量，使?jié)沧?gòu)件或者耐火襯體干燥(烘烤)后留下的氣孔大大地減少。也就是說(shuō)，在耐火澆注料中配入活性填料，可降低水量，提高其體積密度，降低氣孔率，常用的有SiO2微粉和活性α-Al2O3微粉。

　　α-Al2O3微粉是用工業(yè)氧化鋁煅燒后制成的。其特點(diǎn)是分散性好，顆粒小、高溫下易于燒結(jié)且體積效應(yīng)小等。

　　α-Al2O3加入到耐火澆注料中，對(duì)其施工性能的影響比較顯著。在澆注料中加入適量的α-Al2O3微粉，一方面在高溫下其會(huì)發(fā)生陶瓷化和莫來(lái)石化反應(yīng)，可以提高耐火澆注料的耐火度;另一方面起到微粉的填充作用，降低澆注料的氣孔率，使?jié)沧⒘现械慕Y(jié)構(gòu)缺陷減少，提高其強(qiáng)度和抗熔渣侵蝕的能力，改進(jìn)耐火材料的性能等。同時(shí)，氧化鋁微粉能和水泥顆粒之間進(jìn)行燒結(jié)，起到連接周?chē)w粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輔助結(jié)合作用。α-Al2O3微粉加入量越多，澆注料的振動(dòng)流動(dòng)性就會(huì)越小。但當(dāng)微粉添加量超過(guò)一定值時(shí)，澆注料的強(qiáng)度也有下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)榧尤脒^(guò)量的Al2O3后，除一部分起填充孔隙和減少施工用水量的作用外，剩余的部分優(yōu)化與澆注料中的水泥反應(yīng)生成CA2和CA6等，不但消耗基質(zhì)中的大量Al2O3，同時(shí)還伴有體積膨脹，使?jié)沧⒘细邷爻鰜?lái)后存在結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致強(qiáng)度等性能相應(yīng)下降。

　　在耐火澆注料中，SiO2微粉可以提高澆注料的常溫、中溫和高溫強(qiáng)度，改善澆注料的流動(dòng)性和抗熱震性。

　　SiO2微粉對(duì)澆注料流動(dòng)性的影響，如圖1所示。當(dāng)無(wú)定形SiO2顆粒覆蓋在大顆粒表面時(shí)，不僅能阻礙較大的顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，而且還能夠在大顆粒之間起到潤(rùn)滑作用，從而有效地降低大顆粒間的摩擦阻力。因此，在澆注料中加入SiO2微粉能明顯提高澆注料的流動(dòng)性。

　　圖1SiO2微粉顆粒對(duì)澆注料流動(dòng)性的影響

　　SiO2微粉在鋁酸鈣水泥水化的過(guò)程中能夠避免生成C2AH8，而直接生成鈣黃長(zhǎng)石C2ASH8，從而提高澆注料的常溫強(qiáng)度。

　　目前用于耐火澆注料中的SiO2微粉主要有兩種：一種是高純硅石制成的，另一種是生成金屬硅或硅鐵的副產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品均為無(wú)定形的非晶質(zhì)材料。前者呈顆粒狀活性；后者呈中空球狀有活性，不團(tuán)聚，填充性好。摻入澆注料凝結(jié)后，SiO2表面形成硅醇基，經(jīng)干燥脫水架橋，形成硅氧烷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，溫度升高不易斷裂，所以可提高澆注料的中溫強(qiáng)度。

　　賈全利等人研究了SiO2微粉含量對(duì)剛玉質(zhì)超低水泥澆注料的燒結(jié)性能、高溫強(qiáng)度以及抗熱震性能的影響。研究表明：隨著SiO2微粉含量的增加，經(jīng)過(guò)1100℃燒結(jié)后的試樣的顯氣孔率降低，強(qiáng)度升高；經(jīng)1400℃燒結(jié)后澆注料樣品的熱態(tài)抗折強(qiáng)度增加。這表明SiO2微粉不僅可以促進(jìn)澆注料的燒結(jié)，而且和Al2O3能反應(yīng)生成莫來(lái)石，因?yàn)槟獊?lái)石晶體結(jié)構(gòu)為針狀，其能與剛玉骨料相互穿插，起到增強(qiáng)增韌的作用，從而使?jié)沧⒘系膹?qiáng)度和抗熱震性都能夠得到改善。

　　同時(shí)也有研究表明，SiO2微粉能夠填充在顆粒的間隙，明顯降低分散介質(zhì)所占空間。例如，在合適的SiO2微粉加入范圍內(nèi)，澆注料中增加2wt%的SiO2微粉就會(huì)使加水量減少1wt%。因此，SiO2微粉借助其自身良好的填充性能，降低澆注料的加水量，增加澆注料致密度，從而使耐火澆注料力學(xué)性能的提高。

　　在剛玉耐火澆注料中，結(jié)合劑、活性填料和添加劑的用量很少，但都是非常重要的相輔相成的三個(gè)組成部分，不可缺少。每個(gè)組成部分的選擇都成為控制剛玉耐火澆注料流變性能的關(guān)鍵因素。選擇的標(biāo)準(zhǔn)是保證相應(yīng)的剛玉耐火澆注料達(dá)到施工性能的要求。這可通過(guò)優(yōu)化添加劑的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如可加入多種添加劑(復(fù)合添加劑)，每一種添加劑都具有不同的功能，同時(shí)也可以加入少量的氧化物耐火材料如Cr2O3、ZrO2等等，以改變剛玉質(zhì)耐火澆注料的性能。