(一)超微粉性能
超微粉是大量的固体颗粒集合体，是属于粉体材料的范畴。其性能主要有颗粒大小及其分布，颗粒形状、密度、熔点和化学成分，颗粒流动性、填充性、凝聚性、团结性和高温下的物理化学变化等。在不定形耐火材料中，超微粉应控制颗粒大小、形状、密度、成分和活性等性能指标，以判断其流动性、填充性、团聚性和烧结性。另外，比表面积也是一项重要的性能指标。
在超微粉性能检测中，由于检测仪器和方法的不同，其结果有较大差异。例如，超微粉的颗粒尺寸检测，就可用筛分法、光学或电子显微镜法、重力或离心力沉降法、激光或X-光衍射法、扫描电子显微镜和几何影像法等，除仪器本身误差外，其结果也有所不同。即或如此，仍有重要的使用价值。
在不定形耐火材料中，应用最多的超微粉是活性SiO2粉和α-Al2O3粉，其次是SiC粉、高铝粉、白刚玉粉、棕刚玉粉、锆英石粉和尖晶石粉等。
SiO2超微粉有两种：一种是用高纯硅石制成的，另一种是生产金属硅或硅铁的副产品。这两种产品均为无定形的非晶质材料。前者呈颗粒状无活性；后者呈中空球状有活性，不团聚，填充性好，在常温下有火山灰反应、高温下与Al2O3生成莫来石，均有利于浇注料强度的提高。应当指出，硅灰必须有稳定的理化性能，否则影响产品的作业和使用性能。表1为SiO2超微粉的理化性能。
表1SiO2超微粉的理化性能
α-Al2O3超微粉系用工业氧化铝般烧后制成的。其特点是分散性好、颗粒小、高温下易于烧结且体积效应小等。表2为α-Al2O3超微粉的性能。从表中看出，α-Al2O3的纯度较高，颗粒也比较小，完全能满足新一代耐火浇注料的需要。
表2α-Al2O3超微粉的性能
(二)超微粉作用机理
超微粉作用机理是复杂的。超微粉品种的不同，其作用机理也有区别。
在耐火浇注料中，超微粉的基本作用机理是填充。传统耐火浇注料的耐火骨料和粉料级配，虽然堆积密度较大、也较致密，但仍有众多的孔隙被过量的水填满，水排出后，留下许多孔隙；当采用超微粉后，这些孔隙被超微粉填充，极少量的微孔被水填满。这样，耐火浇注料的拌和水量降低，成型体中的水排出后，留下的空隙也较少。这就是说，在耐火浇注料中，掺加超微粉可降低拌和用工水量，同时能提高体积密度和降低显气孔率，详见图。耐火浇注料的配合比(%):80.mm的白刚玉骨料65，0.mm的白刚玉粉31.9，CA-70水泥3，分散剂0.1，掺加超微粉后保持粉料量不变。从图中看出，超微粉用量有个最佳值，一般为5%~7%。当超微粉用量小于5%时，骨粉料间的空隙未填充满，水用量大、体积密度小、显气孔率高；当超微粉用量大于7%时，填充空隙有余，因此剩余的超微粉需用水，且不密实、显气孔率也无变化。
图1超微粉用量与水用量(a)、体积密度(b)和显气孔率(c)的关系
从图中还可以看出，活性SiO2超微粉的填充效果比α-Al2O3的好，其用量也可少些。表4为两种超微粉的粒径分布。从表中的数据看出，α-Al2O3超微粉的粒径分布比活性SiO2的好，小于1μm的α-Al2O3超微粉占96.5%，活性SiO2只占69%;小于2μm的α-Al2O3粉占%，而SiO2粉则占80.9%，至小于10μm时方达到%。这说明，超微粉不但细度起作用，而且其形状和活性等，也起了作用。SiO2超微粉系硅灰，呈球形有活性，虽然略粗些，其填充性和减水性比粒状无活性的α-Al2O3好。
表4两种超微粉的粒径分布(%)
活性SiO2超微粉是非晶质或无定形二氧化硅，比表面积较大，表面能也较大，易吸附空气中的水发生团聚，因此应防潮且加分散剂后使用。图2为无定形氧化硅结构模型。从图中看出，氧化硅结构内部有毛细管通道，其表面能缓慢地进行离子化，即有断键，遇水后容易形成
基(即硅醇基)，也会在水中离解成
和H+。即硅醇基具有较强的亲水性和活性。在耐火浇注料中，由于氧化硅超微粉颗粒上有OH基存在，即有氢结合，可能发生絮凝的倾向。然而，这种氢键结合较弱，稍加剪切力，就会再度分散，黏性降低；当解除剪切力后，SiO2微粒间又形成了凝聚，而水分子固定于SiO2凝聚体的三维网状结构的空间，黏性又增加了。这就是说，活性SiO2超微粉具有良好的触变性和一定的凝聚性。
在耐火浇注料中，黏土超微粉和氧化物超微粉如SiO2、Al2O3、Cr2O3等，在水中均能形成胶体粒子，当有分散剂存在时，粒子表面形成双电层的重叠而产生静电斥力，即克服了质点间的范德华力，降低了界面能，防止了粒子之间的吸附絮凝；同时，粒子周围吸附了分散剂而形成溶媒层，因此也增大了浇注料的流动性。这也是超微粉作用机理之一，即掺加超微粉及适宜的分散剂，可降低耐火浇注料的水用量，提高其流动性，从而改善浇注料的性能。
图2无定形氧化硅结构模型
图2为超微粉用量与浇注料流动值的关系。其浇注料的配合比(%):5~1mm的电熔白刚玉骨料35，1~0.mm的电熔白刚玉骨料27，小于0.mm的电熔白刚玉粉34.9，CA-70水泥3，分散剂0.1，掺加活性SiO2和α-Al2O3超微粉，其用量为3、5、7、10和15，且顺次减少白刚玉粉用量，以保持粉料量不变。从图中看出，耐火浇注料拌和料的流动性，随着水用量的增加而增大，随着超微粉用量的增加而有个最佳范围。在耐火浇注料水用量相同时，活性SiO2超微粉用量15%和α-Al2O3超微粉用量10%时，其流动值反而减小了，即料的黏性增大，流动性降低了。从流动性角度看，适宜的用量一般为5%~7%。
在耐火浇注料中，掺加超微粉的作用是，增强了填充性，改善了施工性，从而使其流动性增大，体积密度提高，显气孔率降低。因此，耐火浇注料的强度有显著的提高，其他高温性能也有较大的改善。应当指出，超微粉的作用是与外加剂分不开的。只有选择合适的超微粉和外加剂品种，巧妙配伍，用量得当，才能发挥其最大的作用。
图3超微粉用量与浇注料流动值的关系
a一活性SiO2超微粉；b一α-AI2O3超微粉
1一未加超微粉；2、3、4、5和6—分别掺加
3%、5%、7%、10%和15%的超微粉
