浅谈耐火砖的视孔隙度、吸水率、视比重、体比重、真比重试验方法

前言：
    结构用耐火材料Refractoriness有指定型或不定型陶瓷产品，其软化点至少在1580℃以上，高耐火度产品，其软化点至少在1830℃以上。耐火材料由多晶质颗粒凝结在一起的非均质体，其间有许多孔隙。颗粒大到12.5mm，小到0.5μm。涵盖Al2O3、MgO、CaO、SiO2、ZrO2等氧化物、混合物及化合物。为了提高抗磨耗力、近年来添加了非氧化物如SiC、Si3N4、BN及C等。
    耐火材料的质量与特性和原料的选用有很大的关系，在制造方面，选择正确的原料更加为重要。由于天然原料常存在杂质问题，所以新开发的耐火材料已使用高纯度合成原料。
 

耐火材料中的耐火砖的密度物性检测是我们要描述的主题。
耐火砖主要分成三大类：
1、Al2O3-SiO2系列耐火砖(如高铝砖、黏土质耐火砖、硅砖)
2、碱性耐火砖(如镁质砖、镁铬砖、铬镁砖)
3、特殊耐火砖(如高铝电铸砖、锆砖、铝镁砖)
 

制造流程：
    矿料粗碎→矿料细碎→振动筛选→配料混和搅拌→压型→自然干燥→烘干→锻烧→冷却。
    因组成矿料不同，烧结成高铝质耐火砖(硅线石、水铝石、模莱石、蓝晶石等)、黏土质耐火砖(高岭土、叶腊石、水铝石等)及硅砖(石英岩、石英砂)，致其Al2O3-SiO2组成比例亦不同。
    质量优劣皆视其耐火度、气孔率、体密度、耐压强度、高温膨胀率、荷重耐火度等条件而定。常见耐火砖大多为 Al2O3-SiO2系列。
 

生产管制：
A：原料分析:
1、测试在110。C的水分含量
2、测试在1000℃的烧失量
3、化学成分
4、粒度分析
5、真密度
6、体密度(Bulk Density)及孔隙率(Porosity)
7、烧制后体积安定性
8、耐火度(Refractoriness, Pyrometric Cone Equivalence或PCE)。
原料进料分粗细粒、原料要做粒度分析。取样要有代表性。储料仓的粒度，成分与水分要做分析。
 

B、成品的质量检查：
1、真密度(True Density)
2、体密度(Bulk Density)
3、当温压碎强度(Cold Crushing Strength)
4、荷重耐火度(Refractoriness Under Load)
 

C：砖的分级依据下列项目:
1、鎯头敲击声：反映烧制生熟程度、内部组织、裂痕及缺陷，指示砖的弹性。
2、外表形象：指裂痕、角损坏或熔掉。
3、尺寸准确度：指变形、数块砖堆起来的高度值，有时指砖的长度。
 

    判断耐火材料的致密程度可从视孔隙率(Apparent Porosity)、吸水率(Water Absorption)、视比重(Apparent Specific Gravity)、体比重(Bulk Specific Gravity )、真孔隙率(True Porosity)的量测得到结果。原料是否相同、制程是否稳定关系耐火材料的物理性质。
    在规范中，利用煮沸法达到水饱和效果，需要耗时3小时。若能利用Matsuhaku的真空抽取机MHV-2将可快速处理水饱和的问题，缩短时间。
 

其演算公式：
1、视孔隙度Apparent Porosity
        W3－W1
Po(％)=---------×100
        W3－W2
       当耐火材料水饱和后孔隙的体积       
    ＝----------------------------------
       耐火材料体积                  
　　　  煮沸后在空气中饱和重量－在空气中干燥状态的重量
    ＝---------------------------------------------------×100
　　　  饱和后在空气中饱和重量－饱和后在水中之重量
 

2、吸水率Water Absorption
　　　　 W3－W1
Aw(％)=-----------×100
　　　　   W1
　　　　　　耐火材料饱和水后在空气中的重量－耐火材料在干燥状态的重量
      ＝----------------------------------------------------------×100
　　　　　　　　　　　 耐火材料在干燥状态的重量。
 

3、视比重Apparent Specific Gravity
      W1                 耐火材料在干燥状态的重量
Da=--------＝----------------------------------------------
　  W1－W2    耐火材料在干燥状态的重量－耐火材料水饱和后在水中的重量
 

4、体比重Bulk Specific Gravity
      W1
Db=--------
　　W3－W2
　　　　　　　　耐火材料在干燥状态的重量
 ＝-------------------------------------------------------------
     耐火材料水饱和后在空气中的重量－耐火材料水饱和后在水中的重量
 

5、真比重True Specific Gravity
       W1
Dt=-------------
　　(W2＋W1)－W3
W1：粉末样品重   务必经筛网得到297μm 的粉末
W2：比重瓶内装满水的重量
W3：粉末样品装入比重瓶内再装满水的重量
利用Matsuhaku的真空抽取机MHV-2可快速抽除粉末中之气泡。
 

技术数据：
    比重为化学与矿物成分的函数，是一个典型的数值。一般耐火材料不因制造略有差异而影响其值。孔隙率增加，体密度减少。体密度为烧制中耐火材料致密化之指标。制程发生异状或偏差，影响体密度之值。
 

材质种类与密度、表面孔隙率的耐火材料性质：

结论：
    耐火材料不论是原料、成品、研发、试验，都有务必测量视孔隙率(Apparent Porosity)、吸水率(Water Absorption)、视比重(Apparent Specific Gravity)、体比重(Bulk Specific Gravity )、真孔隙率(True Porosity)。耐火材料遇水会产生吸水现象，重量一直在改变，传统电子天平也无法测定。所以测定吸水性耐火砖的各项数据如何得到更准确，是我们所要努力的目标。
 

使用的仪器设备推荐：
A：Matsuhaku真空抽取机MHV-2
B：红外线水分计或烘箱
C：Matsuhaku 耐火材料专用比重计 JT-120R、JT-300R
D：Matsuhaku 耐火材料专用比重瓶