耐火材料實(shí)質(zhì)上是由固相(包括結(jié)晶相和玻璃相)和氣孔兩部分構(gòu)成的不均質(zhì)體。固相與氣孔之間的宏觀關(guān)系，包括它們的數(shù)量、分布和結(jié)合情況等，構(gòu)成了耐火制品的宏觀組織結(jié)構(gòu)。制品的宏觀組織結(jié)構(gòu)特征也是影響其高溫使用性質(zhì)的重要因素。

表征耐火材料宏觀組織結(jié)構(gòu)致密程度的物理性質(zhì)有氣孔率、吸水率及體積密度。

氣孔率、吸水率、真氣孔率及體積密度

(一)氣孔率

耐火材料中的氣孔，按其存在形式不同，可分為三種類型，見圖1。

圖1 耐火制品中氣孔類型

1—封閉氣孔;2—開口氣孔;3—貫通氣孔

(1)閉口氣孔：封閉在制品中，不與大 氣相通的氣孔。

(2) 開口氣孔：一端封閉，另一端與大 氣相通，能為流體填充。

(3) 貫通氣孔：它不僅與大氣相通，而 且貫通制品的兩面，能為流體通過的氣孔。

為簡便起見，通常將三類氣孔合并為兩類，即閉口氣孔和開口氣孔，后者包括貫通氣孔。

由于開口氣孔在耐火制品使用過程中，能直接與外界介質(zhì)如液體(熔渣)、 氣體等物質(zhì)接觸，因此對(duì)制品的影響比閉口氣孔嚴(yán)重。閉口氣孔的體積不能直接測(cè)定，因此制品的氣孔率指標(biāo)，常用開口氣孔率或顯氣孔率來表示。

顯氣孔率是制品所有開口氣孔的體積與其總體積的比值。

(二)吸水率

它是開口氣孔的另外一種表示方法，定義為制品中全部開口氣孔所吸收水的 質(zhì)量與其未吸水前的干燥質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。即

在耐火材料生產(chǎn)實(shí)踐中，常用吸水率來鑒定原料的鍛燒質(zhì)量，原料鍛燒得好，吸水率數(shù)值低。

(三)真氣孔率

定義為顯氣孔率與閉口氣孔率的總和(%)。

真氣孔率按下式計(jì)算：

式中 Pt——制品的真氣孔率，%;

Dt——試樣的真密度，g/cm3;

Db——耐火制品的體積密度，g/cm3。

(四)閉口氣孔率

閉口氣孔率是制品所有閉口氣孔的體積與其總體積的比值(% )。

閉口氣孔率按下式計(jì)算：

Pc=Pt- Pa

式中 Pt——制品的真氣孔率，%;

Pa——制品的顯氣孔率，%。

(五)體積密度

體積密度是制品的干燥質(zhì)量與其總體積的比值，用g/cm3表示。

體積密度按下式計(jì)算：

式中 Db——耐火制品的體積密度，g/cm3；

m1——干燥試樣的質(zhì)量，g；

m2——飽和試樣的質(zhì)量，g；

m3——飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，g；

D1——試驗(yàn)溫度下，浸漬液體的密度，g/cm3。

體積密度也是表征制品致密程度的重要指標(biāo)。但其指標(biāo)隨制品的氣孔率和其礦物組成而改變。它是制品中氣孔體積數(shù)量和存在何種礦物相的一個(gè)綜合概念。 某些耐火制品，要求有較高的體積密度，從而可以提高其制品的使用壽命。而某些制品如輕質(zhì)隔熱制品的生產(chǎn)中，為降低熱容和熱導(dǎo)率，又需采取某些手段降低體積密度。

真密度、真相對(duì)密度、假密度

真密度是指不包括氣孔在內(nèi)的單位體積耐火材料的質(zhì)量，可用下式表示：

真相對(duì)密度是指不包括氣孔在內(nèi)的單位體積耐火材料的質(zhì)量與同溫度水的單位體積的質(zhì)量之比，即耐火材料的真密度與同溫度水的密度之比。

假密度是指包括閉口氣孔體積在內(nèi)的單位體積耐火材料的質(zhì)量(g/cm3)。 真相對(duì)密度、假密度都是衡量耐火材料致密程度的標(biāo)志。真相對(duì)密度與耐火材料礦物組成有關(guān)。幾種礦物的真相對(duì)密度如下：莫來石3.05，石英2.65，鱗石英2.27，方石英2.33，方鎂石3.60。

在硅磚中，通過真相對(duì)密度了解硅石的晶型轉(zhuǎn)變，用以評(píng)定硅磚質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)硅磚真相對(duì)密度通常在2.32 ~2.36之間。在鍛燒過程中，鎂石真密度及真相對(duì)密度也可表明鎂石再結(jié)晶形成方鎂石程度。總之，真密度、真相對(duì)密度對(duì)于耐火 原料純度的鑒定和分級(jí)或?qū)δ突鹬破返脑u(píng)價(jià)，都具有實(shí)際意義。

透氣度

透氣度是指在常溫下和在一定壓差下氣體透過耐火材料的性能。它是結(jié)構(gòu)性質(zhì)最重要的指標(biāo)之一。試樣的透氣度按下式計(jì)算：

透氣度具有方向性，是矢量，也就是隨著測(cè)量的方向性不同而不同，所以測(cè)定時(shí)應(yīng)注意其與成型加壓方向的關(guān)系。

制品的透氣度高，提高了具有侵蝕性流體通過的能力，極大地加快了砌體的侵蝕速度，其抗渣性低，縮短了砌體的使用壽命;此外，透氣度高，會(huì)使熱工窯爐的熱損失增大。因此在一般情況下，希望制品的透氣度愈小愈好。但是在特殊情況下，如為了提高鋼的質(zhì)量，通氬氣的透氣磚，則希望制品具有良好的透氣性能。

制品氣孔率的大小、貫通情況對(duì)透氣度有決定影響因素，細(xì)小而貫通性差的氣孔透氣度也差。

來源：《鐵合金技術(shù)信息中心》

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