在不定形耐火材料的施工中，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易架設(shè)模具、空間受限、澆注施工困難的場合，濕法噴射施工和人工涂抹施工常常成為唯一的選擇。分別從噴涂設(shè)備角度和材料配方角度，介紹了鋁酸鹽水泥結(jié)合濕法噴射施工技術(shù)的優(yōu)化和高性能涂抹料的開發(fā)。介紹了小型濕法噴射設(shè)備的適用范圍和特點(diǎn)；同時(shí)，也介紹了通過涂抹料輔助劑的引入，開發(fā)了高強(qiáng)、高耐火性能的鋁酸鹽水泥結(jié)合涂抹料。

關(guān)鍵詞：鋁酸鹽水泥；濕法噴射；高性能涂抹料

近年來，以濕法噴射施工為代表的快速施工方式越來越成為不定形耐火材料施工中的重要組成方式，并且其應(yīng)用場合也越來越復(fù)雜多樣，不僅僅是傳統(tǒng)的冶金行業(yè)，在石化、電力、水泥等行業(yè)也得到了快速的發(fā)展。這其中，即包括全新耐火襯體的造襯施工，也包括大量的在原有襯體基礎(chǔ)上快速修復(fù)和修補(bǔ)。在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易架設(shè)模具、空間受限、澆注施工困難的場合，濕法噴射施工和人工涂抹施工常常成為唯一的選擇。

本文中，分別從噴涂設(shè)備角度和材料配方角度，重點(diǎn)研究了鋁酸鹽水泥結(jié)合濕法噴射施工技術(shù)的優(yōu)化和高性能涂抹料的開發(fā)。重點(diǎn)介紹了小型濕法噴射設(shè)備適用范圍和特點(diǎn)。同時(shí)，也介紹了通過新型涂抹料輔助劑的引入，開發(fā)了高強(qiáng)、高耐火性能的鋁酸鹽水泥結(jié)合涂抹料。上述兩項(xiàng)研發(fā)工作，目前在現(xiàn)場實(shí)際工程項(xiàng)目中也得到了成功的應(yīng)用。

1鋁酸鹽水泥結(jié)合的濕法噴射施工技術(shù)的優(yōu)化

1.1目前國內(nèi)耐火材料用濕法噴射裝備的簡介

不定形耐火材料的濕法噴射施工在近年來取得了非常迅速的發(fā)展，其基本工作原理如圖1所示。與傳統(tǒng)的澆注施工相比，濕法噴射不需要支設(shè)模具、施工簡單快速、施工體的厚度適應(yīng)范圍大，噴涂材料的性能與澆注料比較接近。同時(shí)，與常用的半干法噴涂相比，現(xiàn)場粉塵低，材料反彈率低，同時(shí)材料加水量低，性能更加優(yōu)異。因此，濕法噴射目前在國內(nèi)高爐本體內(nèi)襯、鋼包內(nèi)襯等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

在濕法噴射的施工工藝中，除了噴射材料自身的配方和性能優(yōu)化以外，噴射設(shè)備的工作原理和參數(shù)、操作的可靠性及與材料的匹配性，甚至設(shè)備的外形大小和可移動(dòng)性都會成為影響施工能否順利進(jìn)行的主要因素。應(yīng)該說，在不定形材料的多種施工工藝中，濕法噴射對設(shè)備的要求和依賴性要比其他的幾種要高。對比國內(nèi)目前常用的耐火材料用濕法噴涂設(shè)備，因?yàn)閲娚洳牧闲阅艿木薮蟛町?，其均屬于為耐材專門開發(fā)或優(yōu)化的設(shè)備，很難直接使用建筑混凝土或建筑砂漿中的設(shè)備，而其中活塞泵式的濕法噴射設(shè)備在其中占有絕對主流的位置。

隨著耐火材料濕法噴射應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，除了大型濕噴裝備以外，某些項(xiàng)目，特別是越來越多的一些小型的耐材維修項(xiàng)目對濕法噴射裝備提出了新的要求：

（1）裝備小巧、靈活，便于搬運(yùn)、移動(dòng)，特別適應(yīng)于某些空間受限或是特殊位置（比如高空平臺）；

（2）適用于施工材料數(shù)量規(guī)模不大的施工項(xiàng)目（甚至是每次只有一噸或幾噸左右的噴涂量），設(shè)備或管道浪費(fèi)材料少；

（3）有一定的基本泵送距離和泵送高度的能力；

（4）操作簡單、方便，特別是噴射后期泵體內(nèi)部和管道內(nèi)部的清洗要方便、高效；

（5）相較大型濕噴設(shè)備，設(shè)備的成本要低、維護(hù)簡單方便。

針對上述要求，目前的大型濕法噴射裝備雖然噴射能力很高，泵送距離也非常遠(yuǎn)，但是受限于較大的自身體積和噴射過程前后浪費(fèi)的材料相對較多，特別是價(jià)格也居高不下，不是非常適應(yīng)這種小型靈活的施工方式。因此，就需要一種小型濕法噴射設(shè)備來滿足這方面的需求。

1.2小型濕法噴射設(shè)備的介紹和性能測試

在本次試驗(yàn)中，測試了某公司研發(fā)成功的一款小型濕法噴射設(shè)備。

小型濕噴機(jī)的的基本工作流程與活塞泵式的大型噴射設(shè)備基本相同，可以描述為：材料和水首先在攪拌機(jī)中進(jìn)行充分的攪拌混合，之后進(jìn)入一個(gè)螺旋給料機(jī)，通過連接管道，給料機(jī)將材料輸送進(jìn)壓縮泵體，而泵體通過壓縮產(chǎn)生的動(dòng)力將材料通過輸料管道泵送到噴槍口，在那里，材料與促凝劑充分混合，最后與空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣混合后，噴射到目標(biāo)的表面。

當(dāng)然，比較小型濕噴機(jī)與常見的大型活塞泵式噴射機(jī)，還是可以發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一些不同點(diǎn)：首先，小型濕噴機(jī)的體積還是比較小巧的，可以比較輕易的移動(dòng)；當(dāng)然，受其體積和功率的限制，不適合于大型噴涂施工，更適合于小型的噴射項(xiàng)目；其次，與大型設(shè)備的整體集成化，小型濕噴機(jī)被設(shè)計(jì)成分體式的，分成材料加水?dāng)嚢铏C(jī)、螺旋輸送器、壓縮泵體、促凝劑泵和管道與噴槍幾個(gè)單元，因此便于維護(hù)設(shè)備和現(xiàn)場施工中解決突發(fā)問題；其三，設(shè)備在噴射后清洗非常方便。

2鋁酸鹽水泥結(jié)合的高性能涂抹料的開發(fā)

2.1鋁酸鹽水泥結(jié)合涂抹料的技術(shù)特點(diǎn)和目前存在的問題

在不定形耐火材料的施工方法中，除了應(yīng)用廣泛的澆注施工、半干法噴涂和我們前文討論的濕法噴射以外，還有一種非常傳統(tǒng)的施工方法：手工涂抹施工。從技術(shù)的發(fā)展上看，手工涂抹應(yīng)該是應(yīng)用最早的一種施工方式，但是隨著其他“先進(jìn)”施工方式的普及，手工涂抹因?yàn)槠鋭趧?dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低、現(xiàn)場安全等方面的問題，逐漸被其他方法所替代。但是在現(xiàn)實(shí)中，某些特殊的場合仍然需要采用手工涂抹來進(jìn)行施工，特別是施工面積不大、不容易架設(shè)模具，受空間或其他影響噴涂又無法開展的施工現(xiàn)場。目前，在鋼包包壁的修補(bǔ)，石化、水泥、電力、冶金等某些保溫、耐磨襯里的施工仍然采用手工涂抹施工。特別是在某些需要快速搶修、快速修補(bǔ)的場合，手工涂抹的靈活性和方便性還是具有很大的優(yōu)勢。

從涂抹材料的結(jié)合體系來看，主要可以分為水泥結(jié)合和非水泥結(jié)合兩種體系。非水泥結(jié)合主要采用磷酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等無機(jī)酸或無機(jī)鹽類作為結(jié)合劑。而鋁酸鹽水泥結(jié)合的手工涂抹料，具有硬化迅速、早期強(qiáng)度高、結(jié)合劑可以和材料以干粉形式混合和運(yùn)輸、不需要現(xiàn)場困料等技術(shù)優(yōu)勢。但是，在鋁酸鹽水泥結(jié)合的手工涂抹材料的配方設(shè)計(jì)上一直受到兩個(gè)方面因素的制約，一個(gè)因素是涂抹料的施工性能，另外一個(gè)是涂抹料的中高溫的實(shí)際使用性能。下面是對鋁酸鹽水泥結(jié)合的手工涂抹料施工性能的幾個(gè)要求的要點(diǎn)：

（1）材料具有優(yōu)異的內(nèi)部塑性黏度，可以在施工體厚度較厚的情況下，仍然依靠材料內(nèi)部的黏度而保持不流淌、不塌落；并且在涂抹施工后的一段時(shí)間內(nèi)，材料不會隨著時(shí)間的變化而出現(xiàn)塑性黏度的下降的情況；

（2）材料在攪拌過程中和涂抹施工過程中，不會出現(xiàn)較大的觸變性和剪切變稀的流體特征，而使得材料能夠順利的涂抹到目標(biāo)表面而不出現(xiàn)垂掛和流淌的現(xiàn)象；

（3）涂抹料的可工作時(shí)間（可涂抹時(shí)間）可以通過外加劑進(jìn)行調(diào)整；

（4）上面的兩種特性對于加水量的輕微波動(dòng)不是特別的敏感；

（5）涂抹時(shí)順滑、易施工、表面黏度不過高而降低手工涂抹的效率；

從上述可以看到，涂抹料具有與常見的低水泥澆注料完全不同的施工要求。但是在實(shí)際的使用中，又常常希望涂抹料的效果能夠達(dá)到或者接近澆注料的效果。因此，這就出現(xiàn)了在涂抹料的配方設(shè)計(jì)中如何平衡施工性能和使用性能的矛盾。下面，用表1對比了目前常規(guī)的鋁酸鹽水泥結(jié)合重質(zhì)涂抹料和低水泥澆注料的配方特點(diǎn)、施工性能和中高溫性能。

2.2鋁酸鹽水泥結(jié)合的高性能涂抹料的開發(fā)

從前文的分析中可以看到，常規(guī)的高水泥結(jié)合手工涂抹料由于要保證施工時(shí)良好的黏結(jié)性能，不發(fā)生流掛等情況，不得已在配方中增大水泥的含量，極少加入外加劑和微粉，加大軟質(zhì)黏度或其他增稠材料的加入量，這都影響了涂抹料的高溫使用性能，因此與常規(guī)的低水泥澆注料相比在各種性能上都有較大的差異。

本研究中，在保證涂抹料良好施工性能的同時(shí)，通過涂抹料輔助劑的引入，降低了軟質(zhì)黏土的加入量，0.5%~1.0%（w），特別是在涂抹料中引入適量的硅微粉、氧化鋁微粉，通過減水劑和緩凝劑的復(fù)配，降低了涂抹料的加水量，極大提高了涂抹料的高溫使用性能。將傳統(tǒng)的涂抹料、高性能涂抹料和澆注料三種配方及其施工性能進(jìn)行了比較。

高溫?zé)髲?qiáng)度及耐磨系數(shù)的對比來分析，由于有適量超微粉的引入，以及通過減水劑明顯的降低了材料的加水量，高性能涂抹料的高溫?zé)髲?qiáng)度和高溫處理后的耐磨系數(shù)都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的高水泥結(jié)合的涂抹料。雖然與低水泥澆注料的數(shù)值還是有一定的差距，但是在保證涂抹施工性能的同時(shí)，兩者在高溫下的性能變化趨勢和具體數(shù)值已經(jīng)非常接近了。

因此，通過引入涂抹料輔助劑，能夠在保證涂抹施工性能要求的同時(shí)，引入微粉和減水劑及其他外加劑，充分降低加水量和優(yōu)化施工時(shí)間，因此能明顯提高涂抹料的高溫使用性能，并隨之提高材料在實(shí)際使用中的高溫強(qiáng)度和耐磨性能等。

3結(jié)論

（1）隨著耐火材料濕法噴射應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，除了大型濕噴裝備以外，小型濕法噴射設(shè)備具有小巧、靈活，便于搬運(yùn)移動(dòng)，特別適用于施工材料數(shù)量規(guī)模不大的施工項(xiàng)目，設(shè)備或管道浪費(fèi)材料少；

（2）小型濕噴機(jī)具備操作簡單、方便，特別是噴射后期泵體內(nèi)部和管道內(nèi)部的清洗方便、高效；相較大型濕噴設(shè)備，設(shè)備的成本要低、維護(hù)簡單方便；

（3）通過引入涂抹料輔助劑，能夠在保證涂抹施工性能要求的同時(shí)，引入微粉和減水劑及其他外加劑，充分降低加水量和優(yōu)化施工時(shí)間，因此能明顯提高鋁酸鹽水泥結(jié)合涂抹料的高溫使用性能，并隨之提高材料在實(shí)際使用中的高溫強(qiáng)度和耐磨性能等。