淺談耐火磚的視孔隙度、吸水率、視比重、體比重、真比重試驗方法

前言：
    結構用耐火材料Refractoriness有指定型或不定型陶瓷產品，其軟化點至少在1580℃以上，高耐火度產品，其軟化點至少在1830℃以上。耐火材料由多晶質顆粒凝結在一起的非均質體，其間有許多孔隙。顆粒大到12.5mm，小到0.5μm。涵蓋Al2O3、MgO、CaO、SiO2、ZrO2等氧化物、混合物及化合物。為了提高抗磨耗力、近年來添加了非氧化物如SiC、Si3N4、BN及C等。
    耐火材料的質量與特性和原料的選用有很大的關系，在制造方面，選擇正確的原料更加為重要。由于天然原料常存在雜質問題，所以新開發的耐火材料已使用高純度合成原料。
 

耐火材料中的耐火磚的密度物性檢測是我們要描述的主題。
耐火磚主要分成三大類：
1、Al2O3-SiO2系列耐火磚(如高鋁磚、黏土質耐火磚、硅磚)
2、堿性耐火磚(如鎂質磚、鎂鉻磚、鉻鎂磚)
3、特殊耐火磚(如高鋁電鑄磚、鋯磚、鋁鎂磚)
 

制造流程：
    礦料粗碎→礦料細碎→振動篩選→配料混和攪拌→壓型→自然干燥→烘干→鍛燒→冷卻。
    因組成礦料不同，燒結成高鋁質耐火磚(硅線石、水鋁石、模萊石、藍晶石等)、黏土質耐火磚(高嶺土、葉臘石、水鋁石等)及硅磚(石英巖、石英砂)，致其Al2O3-SiO2組成比例亦不同。
    質量優劣皆視其耐火度、氣孔率、體密度、耐壓強度、高溫膨脹率、荷重耐火度等條件而定。常見耐火磚大多為 Al2O3-SiO2系列。
 

生產管制：
A：原料分析:
1、測試在110。C的水分含量
2、測試在1000℃的燒失量
3、化學成分
4、粒度分析
5、真密度
6、體密度(Bulk Density)及孔隙率(Porosity)
7、燒制后體積安定性
8、耐火度(Refractoriness, Pyrometric Cone Equivalence或PCE)。
原料進料分粗細粒、原料要做粒度分析。取樣要有代表性。儲料倉的粒度，成分與水分要做分析。
 

B、成品的質量檢查：
1、真密度(True Density)
2、體密度(Bulk Density)
3、當溫壓碎強度(Cold Crushing Strength)
4、荷重耐火度(Refractoriness Under Load)
 

C：磚的分級依據下列項目:
1、鎯頭敲擊聲：反映燒制生熟程度、內部組織、裂痕及缺陷，指示磚的彈性。
2、外表形象：指裂痕、角損壞或熔掉。
3、尺寸準確度：指變形、數塊磚堆起來的高度值，有時指磚的長度。
 

    判斷耐火材料的致密程度可從視孔隙率(Apparent Porosity)、吸水率(Water Absorption)、視比重(Apparent Specific Gravity)、體比重(Bulk Specific Gravity )、真孔隙率(True Porosity)的量測得到結果。原料是否相同、制程是否穩定關系耐火材料的物理性質。
    在規范中，利用煮沸法達到水飽和效果，需要耗時3小時。若能利用Matsuhaku的真空抽取機MHV-2將可快速處理水飽和的問題，縮短時間。
 

其演算公式：
1、視孔隙度Apparent Porosity
        W3－W1
Po(％)=---------×100
        W3－W2
       當耐火材料水飽和后孔隙的體積       
    ＝----------------------------------
       耐火材料體積                  
　　　  煮沸后在空氣中飽和重量－在空氣中干燥狀態的重量
    ＝---------------------------------------------------×100
　　　  飽和后在空氣中飽和重量－飽和后在水中之重量
 

2、吸水率Water Absorption
　　　　 W3－W1
Aw(％)=-----------×100
　　　　   W1
　　　　　　耐火材料飽和水后在空氣中的重量－耐火材料在干燥狀態的重量
      ＝----------------------------------------------------------×100
　　　　　　　　　　　 耐火材料在干燥狀態的重量。
 

3、視比重Apparent Specific Gravity
      W1                 耐火材料在干燥狀態的重量
Da=--------＝----------------------------------------------
　  W1－W2    耐火材料在干燥狀態的重量－耐火材料水飽和后在水中的重量
 

4、體比重Bulk Specific Gravity
      W1
Db=--------
　　W3－W2
　　　　　　　　耐火材料在干燥狀態的重量
 ＝-------------------------------------------------------------
     耐火材料水飽和后在空氣中的重量－耐火材料水飽和后在水中的重量
 

5、真比重True Specific Gravity
       W1
Dt=-------------
　　(W2＋W1)－W3
W1：粉末樣品重   務必經篩網得到297μm 的粉末
W2：比重瓶內裝滿水的重量
W3：粉末樣品裝入比重瓶內再裝滿水的重量
利用Matsuhaku的真空抽取機MHV-2可快速抽除粉末中之氣泡。
 

技術數據：
    比重為化學與礦物成分的函數，是一個典型的數值。一般耐火材料不因制造略有差異而影響其值?？紫堵试黾?，體密度減少。體密度為燒制中耐火材料致密化之指標。制程發生異狀或偏差，影響體密度之值。
 

材質種類與密度、表面孔隙率的耐火材料性質：

結論：
    耐火材料不論是原料、成品、研發、試驗，都有務必測量視孔隙率(Apparent Porosity)、吸水率(Water Absorption)、視比重(Apparent Specific Gravity)、體比重(Bulk Specific Gravity )、真孔隙率(True Porosity)。耐火材料遇水會產生吸水現象，重量一直在改變，傳統電子天平也無法測定。所以測定吸水性耐火磚的各項數據如何得到更準確，是我們所要努力的目標。
 

使用的儀器設備推薦：
A：Matsuhaku真空抽取機MHV-2
B：紅外線水分計或烘箱
C：Matsuhaku 耐火材料專用比重計 JT-120R、JT-300R
D：Matsuhaku 耐火材料專用比重瓶