2.4.3 体积密度
耐火材料的干燥质量与其总体积(耐火材料中的固体、开口气孔和闭口气孔的体积总和)的比值,即材料单位体积的质量,g/cm3。体积密度表征耐火材料的致密程度,是所有耐火原料和耐火制品质量标准中的基本指标之一。
材料的体积密度对其其他许多性能都有显著的影响,如气孔率、强度、抗侵蚀性、荷重软化温度、耐磨性、抗热震性等。对轻质隔热材料,如隔热砖、轻质浇注料等,体积密度与其导热性和热容量也有密切的关系。一般来说,材料的体积密度高,对其强度、抗侵蚀性、耐磨性、荷重软化温度有利。
材料的体积密度,受所用原料、生产工艺等因素的影响,控制所用原料的体积密度、压制砖坯的压力和制定合理的烧成制度,均能有效控制最终制品的体积密度。
对于不同的材料,体积密度的检测方法也不同。
(1)对于致密定形耐火制品的体积密度
按照中国国家标准GB/T 2997—2015(修改采用ISO 5017:2013)进行测定,计算公式如下:
式中 ρb——试样的体积密度,g/cm3;
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;
ρing——试验温度下,浸渍液体的密度,g/cm3。
(2)对于定形隔热耐火制品的体积密度
按照中国国家标准《定形隔热耐火制品体积密度和真气孔率试验方法》(GB/T 2998—2015)(修改采用ISO 5016:1997)进行测定,计算公式如下:
式中 ρb——试样的体积密度,g/cm3;
m——干燥试样的质量,g;
Vb——试样的总体积,cm3;
(3)对于粒状(粒度大于2.0mm)耐火材料的体积密度
按照中国国家标准《耐火材料颗粒体积密度试验方法》(GB/T 2999—2016)进行,采用称量法和滴定管法两种方法测定。
① 采用称量法,体积密度按下式计算:
式中 ρR——试样的体积密度,g/cm3;
m1——干燥试样的质量,g;
m2——饱和试样的表观质量(相当于饱和试样悬挂在液体中的质量),g;
m3——饱和试样在空气中的质量,g;
ρt——试验温度下,浸液的密度,g/cm3;
VR——试样的体积,cm3。
② 采用滴定管法,体积密度按下式计算:
式中 ρR——试样的体积密度,g/cm3;
m1——干燥试样的质量,g;
VR——试样的体积,cm3。
部分耐火材料的体积密度和显气孔率的数值见表2-7。
表2-7 部分耐火材料的体积密度和显气孔率的数值