一种防火砂浆的使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于耐火砖砌筑的砂浆及其施工工艺，具体是指一种防火砂浆的 使用方法。
【背景技术】
[0002] 耐火泥是使用铝矾土熟料及粘接剂制作的粉料，作为耐火砖之间缝隙的填充材 料，耐火水泥又称矾土水泥，它是以低碱性铝酸盐为主要矿物的水硬性材料，为不定型耐火 材料。铝矾土又称矾土或高铝土，主要成分为三氧化二铝；因含铁呈褐色或浅红色，密度 3. 9~4q/cm3,硬度1~3 ;不透明、质脆、不溶于水，主要用于制错或制作耐火材料。耐火 砖是一种定型耐火材料，用于砌筑防火墙或炼炉，三氧化二铝含量达75%以上。
[0003] 在油气开采过程中，试油队试油结束后，为检测地下天然气压力需进行放喷作业， 将地下采集的天然气通过管线放出并燃烧，从而要求建筑施工单位修建防火墙以保证周围 房屋、植物不被烧毁。防火墙要求具有坚固、能承受天然气喷射压力、耐高温煅烧、耐地下硫 酸盐液体的腐蚀等功能。
[0004] 目前石油行业设计单位防火墙普遍设计为：墙体迎火面为耐火砖,使用耐火泥砌 筑；为控制成本背火面为标准砖，使用普通砂浆砌筑；三面墙体，一面为放喷管线接入，呈U 字型，高度一般为2~3米，截面宽度为0. 5~1. 5米不等；要求其具备耐火性能，其施工周 期一般为7天，修建完毕即立即用于放喷作业。
[0005] 在筑炉行业中一般米用耐火泥直接砌筑耐火砖，因耐火砖规格统一，表面平整，要 求耐火泥灰缝厚度在3mm以内。但钻前工程中防火墙采用耐火砖与标准砖共同砌筑，而两 种砖规格尺寸不同，错缝搭接时必须用灰缝厚度进行调整，故防火墙灰缝厚度普遍为8~ 1. 1mm，灰缝的厚度要求砂楽必须具备一定抗压强度。
[0006] 耐火泥为填充材料，非胶凝材料，砌筑耐火砖后经高温煅烧，因其化学成分与耐火 砖相同，能够有效烧结成一个整体，烧结硬化后具有很高的强度；但在放喷前，耐火泥几乎 没有强度，且与耐火砖不能有效粘接，在砌筑过程中容易发生垮塌、倾覆等事故，存在极大 安全隐患。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种防火砂浆的使用方法，该耐火砂浆具有较 高的早期强度，能承受天然气煅烧的高温，煅烧后具有很高的粘接性能和强度，解决目前施 工过程中的安全问题，同时该耐火砂浆具备一定的耐硫酸盐腐蚀性能，且成本较直接使用 耐火泥更加低廉。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是： 一种防火砂浆的使用方法，原料按质量百分比计包括以下组分：高铝水泥15~25%，粉 状耐火泥2~5%，铝矾土颗粒15~25%，干砂50~60%，余量为水。高铝水泥的主要矿物 组成为铝酸一钙Ca0*A1203,简写为CA，其含量约占75%。此外，尚含有少量硅酸二钙C2S 与其它铝酸盐，如七铝酸十二钙12Ca0*7A1203,简写为C12A7,二铝酸一钙CaO*2A 1203， 简写为CA2。
[0009] 铝矾土的主要矿物组成为氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝A1203。砂的主要成 分是Si02。通常情况下，砂都含有一定的水分，当砂的含水量较大时，需要减少用水量，增加 砂的用量，以此保证干砂的重量为整体重量的50%~60%。
[0010] 由于CA是高铝水泥的主要矿物组成，因而CA与A1203的水化过程可以大致认 为就是高铝水泥与铝矾土的水化过程；砂（Si02)与水作用很微弱，可视为惰性矿物，CA与 A1203在不同温度下进行水化时，可以得到不同水化产物： 当温度低于20°C时， A1203+Ca0 · A1203+13 H20 - CaO · A1203 · 10 H20+A1203 · 3 H20 CaO · A1203 · 10 H20 简写为 CAH10 ; 当温度为20~30°C时， A1203+ 2 (CaO ·Α1203)+11 H20 ^ 2Ca0 ?Α1203 *8 H20+A1203 *3 H202Ca0 ?Α1203 *8 H20简写为C2AH8 当温度高于30°C时， 2A1203+3 (CaO · A1203) +12 H20 - 3Ca0 · A1203 · 6 H20+2(A1203 · 3 H20) 3Ca0 · A1203 · 6 H20 简写为 C3AH6 水化产物CAH10与C2AH8均为针状或板状结晶，能相互交织成坚固的结晶合成体，使砂 浆具有较高的强度，析出的氢氧化铝凝胶（A1203 · 3 H20)难溶于水，填充于晶体骨架的空 隙中，形成比较致密的结构；而砂（Si02)具有填充及细骨料的作用，故该耐火砂浆的早期 强度增长较快，后期强度则增长不显著。
[0011] CAH10与C2AH8是亚稳定的，会逐渐转化为比较稳定的C3AH6。转化过程随着温度 升高而加速。经高温煅烧后，砂浆主要成分为C3AH6与Si02,二者均为比较稳定的物质，不 易与其他物质发生反应，能保证砂浆后期抗压强度。
[0012] 还包括质量百分比为0. 5~2%的早强剂或早强减水剂。进一步讲，在冬季寒冷气 候下，该耐火砂浆硬化速度较慢，早期强度在同等养护期内稍小，可按质量百分比〇. 5~2% 加入早强剂，因为它很快和水泥浆中的水化C3A (C3AH6)反应，生成几乎不容于水的水化氯 铝酸钙并与水泥中的水化产物氢氧化钙反应，生成溶解度极小的氧氯化钙并析出，促进硬 化骨架形成，增强硬度，同时为了提高水胶比，减少用水量，可以加入早强减水剂，减少需水 量，在使用同等高铝水泥用量的时候，可以有效提高其凝固后的强度。
[0013] 所述的铝矾土颗粒的最大粒径小于5mm。进一步讲，因防火墙砌筑灰缝需控制在 8~11mm以内，当铝矾土颗粒较大时，将不可避免地导致灰缝厚度增加；灰缝越厚，放喷煅 烧时其内部温度增长越慢，影响其烧结效果及后期强度，同时会造成耐火砂浆的浪费，因此 必须使用最大粒径小于5_的连续级配的铝矾土颗粒。
[0014] 所述干砂为连续级配的中砂。
[0015] 当所述高铝水泥选择425型号时，其用量为20~25%，高铝水泥选择525型号时， 其用量为17~25%，高铝水泥选择625型号时，其用量为17~22%，高铝水泥选择725型号 时，其用量为15~20%.进一步讲，采用不同型号的高铝水泥，可以采用不同的用量来达到 同样的强度效果，具体地讲，采用高铝水泥425时，其参量为20~25%，采用高铝水泥525 时，其参量为17~25%，采用高铝水泥625时，其参量为17~22%，采用高铝水泥725时，其 参量为15~20%，即需要达到相同的强度，随水泥标号的升高，可以降低水泥的用量。该耐 火砂浆早期强度增长较快，7天即可达到其极限强度的70%左右，故宜用于施工周期短且建 完立即投入使用的工程，同时，该耐火砂浆具有很好的抗硫酸盐侵蚀性，这是由于它的主要 组成为低钙铝酸盐，含硅酸二钙极少，故水化时析出的游离氧化钙也极少，适用于有抗硫酸 盐侵蚀要求的工程。
[0016] 该耐火砂浆耐高温性能较好，达到270°C至540°C，因为高温时产生了固相反应， 以烧结结合逐步代替了水化结合，使得虽在高温下，仍能保持较高的强度，满足试油放喷对 高温的需要。
[0017] -种防火砂浆的使用方法的施工工艺，包括以下步骤： (1) 根据环境条件来选择配料：环境温度在10°c及10°C以上时，原料按质量百分比计 组成为：高铝水泥15~25%，粉状耐火泥2~5%，铝矾土颗粒15~20%，干砂50~60%，余 量为水；在气温低于