抗剝落磚的原理是提高抗裂紋產(chǎn)生和抗裂紋擴(kuò)展的能力。

　　對(duì)斷裂力學(xué)的研究結(jié)果表明，下面5種情況都可以提高抗裂紋擴(kuò)張的能力，即在耐火磚中預(yù)置裂隙、氣孔(開口、閉口、貫通)，圓形顆粒，擴(kuò)大中間粒度組成份額，加入抗拉纖維。

　　斷裂力學(xué)中的熱應(yīng)力損傷和溫差、膨脹系數(shù)等因子有關(guān)。機(jī)械裂紋可能更多，原料被粉碎時(shí)在未斷顆粒中留下裂紋，成型時(shí)的巨大沖擊力會(huì)破壞顆粒，在顆粒料中制造新的裂紋，高鋁磚中存在顯著裂紋。機(jī)械應(yīng)力留下的裂紋在熱應(yīng)力作用下會(huì)成為裂源，裂紋前緣線能使其擴(kuò)展，遇到裂隙和氣孔會(huì)立即釋放能量而停止擴(kuò)展，這個(gè)道理已經(jīng)為人熟知。當(dāng)裂紋遇有圓形顆粒時(shí)裂紋將曲蜒而行，增加了做功，也消耗了能量，裂紋終因做功消耗線能而終止擴(kuò)展。氣孔阻止裂紋擴(kuò)展的例子尚未找到，但其作用于裂隙同理，無須置疑。擴(kuò)大中間顆粒，是冷卻時(shí)顆粒和細(xì)粉收縮量不同而出現(xiàn)裂隙，雖不能像特意加入某種膨脹系數(shù)不同的原料那樣明顯，但有提高熱震的作用。?

? ? 裂隙、氣孔率、強(qiáng)度、荷軟、熱震等這些性能之間是矛盾的，制造裂隙和提高氣孔率會(huì)損害強(qiáng)度和荷軟，在一定限度內(nèi)能提高熱震，但超過限度也會(huì)損害熱震。氣孔率是重要的，如果保持氣孔率不變，縮小氣孔直徑，增加氣孔數(shù)量，產(chǎn)品不僅會(huì)保持強(qiáng)度荷軟和熱震指標(biāo)，也有利于改善導(dǎo)熱性能，然而，現(xiàn)在還沒有這樣的工藝技術(shù)。?

? ? 現(xiàn)在最常用的技術(shù)，是向配料中加入膨脹系數(shù)不同的原料，由于膨脹失配，燒后在產(chǎn)品中留下裂隙，加入的原料主要有藍(lán)晶石、硅線石，或鋯英石。藍(lán)晶石1325~1350℃分解，1450℃C完成分解，體積膨脹16％、18％；硅線石分解溫度1500~2，體積膨脹8.4％，紅柱石1400℃分解，1500℃分解完，體積膨脹3.29％。藍(lán)尖晶石分解溫度低，膨脹大，多用藍(lán)晶石做膨脹劑，但加人量不能超10％，且須均勻，硅線石分解溫度高，適合做耐高溫產(chǎn)品，如低蠕變高鋁磚等。

　　鋯英石增韌是靠四方鋯和單斜鋯的晶型轉(zhuǎn)變和三次莫來石效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，ZrO2有三種晶型轉(zhuǎn)變：

　　在抗剝落磚中Zr02在1200—1300℃溫區(qū)的晶型穩(wěn)定情況研究甚少，據(jù)研究，高于1100℃單斜鋯轉(zhuǎn)化為四方鋯，但這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是體積收縮，這個(gè)收縮，應(yīng)帶來整個(gè)磚體的收縮，溫度升到1300℃左右礬土中SiO2和A12O3二次莫來石，體積膨脹，升到1400℃時(shí)鋯英石分解出的SiO2與礬土中的A12O3三次莫來石化。二次莫來石，三次莫來石均有體膨脹效應(yīng)，以上所論加入鋯英石增韌的應(yīng)是莫來石化結(jié)果，因?yàn)橛衪→ZrO3→m-Zr02才有體膨脹效應(yīng)，從生產(chǎn)和使用情況看，這個(gè)過程是不允許出現(xiàn)的。

　　對(duì)礬土中加入鋁英石二次做過深入研究，所用礬土40％-82％，鋯英石加入量10％～50％，發(fā)現(xiàn)鋯英石在1400℃時(shí)和礬土進(jìn)行反應(yīng)，1500℃激烈反應(yīng)，1600℃時(shí)鋯英石和礬土中剛玉全部消失，具體變化是：

　　450℃—1200℃，水鋁石、高嶺石分解，生成A12O3·Si02一次莫來石假象。

　　1200—1400℃，二次莫來石化，出現(xiàn)液相。

　　1400—1600℃℃，三次莫來石化，體積明顯膨脹。

　　對(duì)于A12O3 58％-82.4％的礬土，A／S>2.55時(shí)，每增加1％Zr02，A3雹增加1.8％，而A12O3 40.17％—58.17％的礬土，A／S＜2.55時(shí)，每增加1％Zr02，A3S2下降，單斜鋯增加0.7％—0.9％。研究結(jié)果可以看出，只有A／S大于2.55時(shí)的一級(jí)礬土加入鋯英石才有積極意義，而且產(chǎn)生體積膨脹的原因是三莫來石化，而不是單斜鋯的生成。

抗剝落磚我國水泥窯用抗剝落磚的研究，出現(xiàn)兩種技術(shù)，一種是配料中引入硅線石，另外一種是中建院耐火所則是在配料中引入鋯英石。

　　現(xiàn)在我國2000-5000t新型干法窯上過渡帶、卸料帶(冷卻帶)基本上是以方鎂石尖晶石磚為主，尖晶石磚的抗水泥化學(xué)侵蝕能力、抗氣氛變化能力、抗S02侵蝕能力均很好，唯導(dǎo)熱系數(shù)大，耐磨性差，但這是用于上過渡帶和卸料帶的磚應(yīng)具備的重要性能。尖晶石磚的弱點(diǎn)限制了它的使用前途，免強(qiáng)維持半年左右的使用周期，有的窯使用百天左右簡體溫度就達(dá)400℃左右，使磚未壽而終。1995年推出的AMS硅莫磚和1999年推出的KBN抗剝落耐磨磚成為與尖晶石磚抗?fàn)幍钠贩N，而且在使用上都有不凡表現(xiàn)，硅莫磚在上過渡帶穩(wěn)定在7—10個(gè)月左右，抗剝落耐磨磚在上過渡帶用一年殘磚厚度尚有150～180mm，在卸料帶用一年時(shí)殘磚在100-120mm，這兩種磚對(duì)尖晶石磚已構(gòu)成擠壓之勢(shì)。

　　這兩種磚的共同特點(diǎn)是耐磨性、抗斷裂能力極優(yōu)，導(dǎo)熱系數(shù)小，不剝落，不斷裂，強(qiáng)度極大，清楚殘磚十分困難。