2.4.1 气孔率

耐火材料中的气孔大致可分为3类,见图2-1。

2-1 耐火制品中气孔类型

 1封闭气孔;2开口气孔;

 3贯通气孔

① 封闭气孔,封闭在制品中不与外界相通;

② 开口气孔,一端封闭,另一端与外界相通,能被流体填充;

③ 贯通气孔,贯通材料两面,流体能够通过。

贯通气孔对耐火材料使用过程中被外界介质侵入的影响最大从而加速材料损坏,开口气孔次之,封闭气孔影响很小。

通常将上述3类气孔合并为两类,即开口气孔(包括贯通气孔)和闭口气孔。一般来说,开口气孔占总气孔体积的多数,闭口气孔的体积很少。

相应地,气孔率有3种,包括显气孔率(耐火材料中所有开口气孔的体积与其总体积之比,%)、闭口气孔率(耐火材料中所有闭口气孔的体积与其总体积之比,%)和真气孔率(耐火材料中的开口气孔和闭气孔的体积之和与总体积之比,即显气孔率和闭口气孔率之和,%)。

耐火材料的气孔率指标常用显气孔率来表示。

由于闭口气孔的体积难于直接测定,因此,材料的气孔率指标常用开口气孔率,也即显气孔率来表示。

式中 V0——总体积,cm3

V1——开口气孔体积,cm3

V2——闭口气孔体积,cm3

气孔率是多数耐火材料的基本技术指标,它几乎影响耐火材料的所有性能,尤其是强度、热导率、抗渣性、抗热震性等。一般来说,气孔率增大,强度降低,热导率降低,抗渣性降低。但气孔率对抗热震性的影响比较复杂。耐火材料性质与气孔率的关系如图2-2所示。

2-2 耐火材料性质和
 气孔率的关系

 1抗热震性;2线膨胀系数;

 3体积密度;4热导率;

 5耐压强度

耐火材料的气孔率受所用原料、工艺条件等多种因素的影响,一般来说,选用致密的原料,按照最紧密堆积原理来采用合理的颗粒级配,选用合适的结合剂,物料充分混炼,高压成型,提高烧成温度和延长保温时间均有利于降低材料的气孔率。

致密定形耐火制品的显气孔率按照中国国家标准《致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率试验方法》(GB/T 29972015)(修改采用ISO 5017:2013)进行测定,显气孔率计算公式如下:

式中 πa——显气孔率, %;

m1——干燥试样的质量,g;

m2——饱和试样悬浮在浸液中的质量,g;

m3——饱和试样(在空气中)的质量,g。

致密耐火制品的显气孔率一般为10%~28%;隔热耐火材料的真气孔率大于45%。