不定形耐火材料通常又稱為耐火澆注料、散狀耐火材料，是由一定級配的耐火骨料和粉狀物料與結(jié)合劑、外加劑混合而成，不經(jīng)過成型和燒成工序而直接使用的一類耐火材料。
耐火澆注料是由耐火骨料、細(xì)粉、添加劑和結(jié)合劑組成，經(jīng)過配料、混煉而成的耐火混合料。耐火澆注料是不需高溫?zé)桑?jīng)過施工烘烤后直接使用，且生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)約能源和勞動力、可機(jī)械化施工、整體性好、易修補(bǔ)和壽命高的新型耐火材料。
關(guān)于澆注料的常見分類
耐火澆注料通常根據(jù)氣孔率的大小、選用的結(jié)合劑或結(jié)合方式、骨料的種類和施工方式進(jìn)行分類。
按氣孔率可分為致密耐火澆注料和隔熱耐火澆注料。
按膠結(jié)方式分類，耐火澆注料可分為水合結(jié)合耐火澆注料、化學(xué)結(jié)合(含聚合結(jié)合)耐火澆注料、水合和聚合共同結(jié)合的耐火澆注料(典型代表為低水泥結(jié)合耐火澆注料)和凝聚結(jié)合耐火澆注料四大類型。
按結(jié)合劑和某些材料的特殊作用進(jìn)行分類，可分為以下7類：(1)黏土結(jié)合耐火澆注料;(2)超微粉(如硅灰等)結(jié)合耐火澆注料;(3)水泥結(jié)合耐火澆注料;(4)化學(xué)結(jié)合耐火澆注料;(5)ρ-Al₂O₃(水合Al₂O₃)結(jié)合耐火澆注料;(6)低水泥結(jié)合耐火澆注料;(7)硅、鋁溶膠(溶膠-凝膠)結(jié)合耐火澆注料。
根據(jù)原料組合，耐火澆注料可以分為氧化物系耐火澆注料、非氧化物系耐火澆注料和復(fù)合耐火澆注料。氧化物系耐火澆注料又可細(xì)分為非堿性耐火澆注料和堿性耐火澆注料。
根據(jù)施工方式，耐火澆注料(體)可分為振動施工型耐火澆注料和自流型耐火澆注料兩大類。
根據(jù)耐火澆注料是否含水泥成分或CaO含量可簡單地分為普通耐火澆注料、低水泥耐火澆注料、超低水泥耐火澆注料和無水泥耐火澆注料四大類。
耐火澆注料的混合機(jī)理及過程是怎樣的呢?
耐火澆注料中骨料顆粒對其性能有著重要的影響，特別是對材料抗熱震(斷裂)性能的影響非常明顯。由于材料內(nèi)應(yīng)變能的降低與顆粒尺寸的立方成比例，而由斷裂引起的表面能的增加卻只與顆粒尺寸的平方成比例，因而自發(fā)的裂紋主要發(fā)生在大顆粒中。這樣一來，就可以向耐火澆注料中配入一部分大顆粒來提高材料的非線形性狀，因?yàn)閺?qiáng)度較高的大顆粒會使裂紋轉(zhuǎn)向，改善晶間裂紋性能。以前人們就發(fā)現(xiàn)，使用適當(dāng)體積分?jǐn)?shù)的粗骨料即可阻止裂紋的擴(kuò)展。例如，在電爐頂部三角區(qū)及中心區(qū)域使用的剛玉質(zhì)耐火澆注料中配入約30mm大顆粒(其用量為25%)時就能阻止裂紋的擴(kuò)展。實(shí)際使用結(jié)果也表明，這種材質(zhì)大大提高了使用壽命。因?yàn)檫@種材質(zhì)在一定的應(yīng)力階段，在裂紋頂端附近區(qū)域可形成許多微裂紋，結(jié)果則需要更多的能量才能導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展的發(fā)生。其原因是原有裂紋伸長和新裂紋形成所需要的能量同原有裂紋伸長所釋放的能量達(dá)到平衡時，原有裂紋開始擴(kuò)展，而微裂紋區(qū)域也逐漸擴(kuò)大。后者也需要消耗一部分能量，因而對原有裂紋的擴(kuò)展有抑制作用。同時，上述耐火澆注料中骨料顆粒的彈性模量一般都高于基質(zhì)的彈性模量，所以骨料顆粒對原有裂紋的擴(kuò)展有阻礙作用。在骨料模數(shù)與基質(zhì)的￡模數(shù)的比值越大時，原有裂紋頂端離骨料表面越近，骨料顆粒尺寸越大時，骨料的阻裂作用也就越大。
通過在耐火澆注料內(nèi)彌散一些棒狀或片狀骨料也有可能提高耐火澆注料的非線形性狀，而使材料具有高的抗熱震性。
耐火澆注料+水混合制成耐火澆注料漿體是其施工中極為重要的工序�；旌鲜窃趯ｉT的混合設(shè)備中以恒定的速度完成的。在混合過程中產(chǎn)生的混合作用力、混合均勻所需要的時間以及耐火澆注料漿體的溫度都會提高。
耐火澆注料混合物中都含有一定數(shù)量的細(xì)粉和微粉，而粉體一般都具有自然團(tuán)聚傾向。粒子的黏附團(tuán)聚的作用力是范德華力和水存在下的毛細(xì)管力，而且兩者在不同組成粉體中的作用更加復(fù)雜。
在加水初期，粒子會被所謂的吸附層的液膜覆蓋，同時粒子間出現(xiàn)連接“液橋”。吸附層重疊便產(chǎn)生了吸附力而導(dǎo)致粒子聚結(jié)。該吸附力隨著粒子的接觸面擴(kuò)大而增大，隨之便提高了團(tuán)聚體的強(qiáng)度。在進(jìn)一步加水或改善粒子中水使之分開時，又可提高被水包裹粒子的數(shù)量，同時增大轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)水含量達(dá)到臨界(轉(zhuǎn)折)水平時，便會在粒子間形成“液橋”。系統(tǒng)的抗剪切力則急劇增大(此時有毛細(xì)管吸引力作用)。通常，抗剪切力是隨著粒子表面積的增加(即粉料粒徑的減小)而增大(因?yàn)橛羞^量的“液橋”形成)。當(dāng)耐火澆注料中水正好足以充填粒子間的空隙(氣孔)，并覆蓋粒子表面達(dá)到臨界值(轉(zhuǎn)折點(diǎn)處)時，毛細(xì)管力最強(qiáng)。進(jìn)一步加水便會導(dǎo)致“液橋”數(shù)量急劇減少，隨之泥料(漿體)的抗剪切力也會下降。
耐火澆注料在加水混合的初期階段往往會形成含水的團(tuán)聚體(有的團(tuán)聚體內(nèi)還包裹有大量的自由水即非吸附水)，它會嚴(yán)重影響耐火澆注料漿體的流變性能。因此，只有將這些團(tuán)聚體打散以形成較小的移動單體(粒子或粒子團(tuán))，耐火澆注料漿體才能具有流變性能。
耐火澆注料的混合歷程需要經(jīng)歷以下三個過程：①打破干粉料的團(tuán)聚體，并使粉料粒子均化;②將水加入粉料中，使其由干粉狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)狀，此過程需要有足夠的混合能，通常稱為耐火澆注料的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(轉(zhuǎn)變點(diǎn));③加完所需的全部水之后，將材料混合到適宜的穩(wěn)定狀態(tài)和均質(zhì)狀態(tài)。有時，在最終階段可施加高的剪切速率以補(bǔ)償前兩過程混合不足的影響。
混合時由于細(xì)粒子形成的團(tuán)聚體，因范德華效應(yīng)的增強(qiáng)和粒子尺寸的減少產(chǎn)生的毛細(xì)管力的作用而變得更強(qiáng)。因此，混合過程中必須克服這些力，才能破壞團(tuán)聚體，使對應(yīng)的耐火澆注料漿體均化。
