高温隧道窑窑车下部出现因温度过高而损坏的现象，因此提出在窑车中采用高强轻质浇注料代替高铝砖来降低窑车下部温度。针对高温窑车的使用条件，研制出高强轻质浇注料，并在窑车中进行使用，使窑车下部温度下降到100℃以下，效果良好，延长了高温隧道窑车的作业周期，大幅度提高了窑车的使用寿命。
高强轻质浇注料性能指标确定依据高温隧道窑车经分析中心部位使用温度在1200℃，使用中其窑车台面上码砖数量8吨以上。根据这一使用条件，高强轻质浇注料性能指标的确定，主要从物理指导和导热系数两方面考虑。在浇注料的研制过程中，以这两点为重点进行配比的调整。
物理指标确定依据高温窑车的尺寸为3×3m，考虑在窑车上最下层用高强轻质浇注料替换高铝砖，原窑车砌筑方式及新设计砌筑方式示意图见图1。原窑车下部采用高铝砖、上部采用镁铬砖砌筑。改造后的窑车下部采用高强轻质浇注料、中部采用高铝砖、上部采用镁铬砖砌筑。高强轻质浇注料替换高铝砖，绝热性能提高，有利于降低窑车下部温度。根据高温窑车的工作条件，高强轻质浇注料物理指标包括耐压强度、体积密度和线变化率。通过以前使用轻质浇注料要求指标、使用效果分析及理论计算，拟设计高强轻质浇注料的性能指标见表1。
图1 窑车砌筑图对比示意图
确定耐压强度≥20MPa(110×24℃)，体积密度≤1.35g/cm3，线变化率+0.3~-0.3%。这三项指标的确定能够解决使用中塌陷和裂纹的现象。
表1 高强轻质浇注料的性能指标
导热系数的高低是浇注料使用效果能否达到预期目标的关键。开展实验工作前，我们对原有轻质浇注料实测导热系数及使用情况进行了分析，根据设计要求设定高强轻质浇注料的导热系数要求见表2。
要求轻质浇注料的工作温度为1200℃，导热系数小于0.400W/M·K(1000℃)时，窑车下部温度下降到100℃以下。
表2 浇注料性能指标
实验过程选用多孔粘土熟料、页岩陶粒、珍珠岩和SiO2超细粉等为原料，矾土水泥为结合剂，减水剂选用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及有机结合剂等。通过多组配比，进行对比试验，分别检验浇注料的加水量、施工性能，以及不同温度下的耐压强度、体积密度和导热系数等指标，通过对比确定出最佳方案。
结果与分析影响浇注料强度因素分析
作为窑车用轻质浇注料，热状态下要承受砖坯的压力。如果强度低，使用过程中必然产生塌陷现象，导热窑车台面不平。因此要求窑车用耐材必须有足够的强度。影响强度的因素很多，轻质浇注料的强度与所用原料、基质组成和添加剂等因素有直接的关系。
A：轻质骨料对强度的影响
众所周知，1200℃使用的浇注料，有多种轻质原料可供选择。多孔轻质粘土熟料、页岩陶粒、珍珠岩等。根据以前的试验数据，我们选择三种原料搭配使用，在体积密度相同的条件下，分析骨料和加水量对强度的影响。这3种原料的理化指标见表3，配比见表4，干燥和烧后强度对比指标见图2。
从表4和图2可以看出，三种轻质骨料对比，陶粒1比较好，加水量小，干燥和烧后强度高。因此，我们确定选用页岩陶粒1作为高强轻质浇注料的骨料。
表3 原料的理化指标
图2 性能指标对比
B：超温粉对强度的影响
在确定浇注料的骨料采用页岩陶粒1以后，我们在加入细粉和水泥后，又进行了SiO2超微粉添加量的试验。随SiO2超微粉添加量的增加，强度有所提高，但体积密度也随之增加。根据使用要求我们选择一个适宜的加入量3a~4a%。图3为超微粉加入量对耐压强度影响曲线。
C：添加剂对浇注料性能的影响
以页岩陶粒为基础配比，进行添加剂选择试验。选择三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、有机减水剂等三系，选择加入量3b表适宜。轻质浇注料与重质浇注料不同，原料的塑性差，施工过程中易发生分层聚磷酸钠减水效果最好，浇注料用水量降低，耐压强度提高。图4为减水剂加入量与耐压强度之间的关系和渗水现象。因此，我们也进行了增塑剂选择试验。通过加入增塑剂，可以改善浇注料的作业性能，拌和好的浇注料没有分层和渗水现象发生。
体积密度与导热系数之间的关系导热系数是高温窑车用浇注料一项重要性能指标，它反映了浇注料绝热性能的好坏。导热系数的大小，影响到窑车下部温度的高低，决定了窑车的使用寿命。实验中，我们检验了陶粒轻质高强浇注料体积密度不同时，导热系数值见表5。体积密度1.36g/cm3的浇注料，耐压强度能够满足设计要求。
表5 高强轻质浇注料导热系数W/M·K
轻质原料对烧后线变化率的影响
使用温度下浇注料的烧后线变化率，决定了浇注料使用中收缩裂纹的问题，也是窑车使用寿命高低的重要影响因素之一。通过多孔粘土熟料(配比1)与页岩陶粒(配比2)的对比试验发现，用页岩陶粒配置的浇注料，不但强度高，隔热保温性能好的特点，而且烧后收缩小，这是由于页岩陶粒加热时有二次微膨胀的缘故。结果见图5。
高强轻质浇注料理化指标研制的高强轻质浇注料理化性能与曾试用过的轻质浇注料理化性能进行了对比见表6。
表6 高强轻质浇注料理化性能对比
应用研制出的高强轻质浇注料已按设计要求在高温隧道窑窑车上浇注，并于高温隧道窑开窑后投入使用，浇注料施工厚度160mm，使用中没有发现裂纹和塌陷现象。窑内工作温度1500~1800℃，窑车下部温度下降到≤100℃，使用效果良好，已使用两年多，见图6。当然，合理的压力平衡及曲封的严密性也是窑车下部温度下降的保证条件之一。
在窑车使用过程中，我们通过测量窑车下部温度，理论计算出高强轻质浇注料界面工作温度为1100℃，证明我们原设定工作温度为1200℃是适合的。
结果与讨论高强轻质浇注料理化指标性能指标达到设计指标要求，在高温隧道窑车上使用是成功的，解决了窑车因下部过热损坏，缩短使用寿命的问题。