气孔的性能,主要包括浇注料的强度、导热性和抗渣性。关于耐火材料气孔率的问题,就是指固体材料中气孔体积所占总体积的比例。气孔率经常被误解为显气孔率,也就是开口气孔体积与固体加开口气孔加闭口气孔总体积之比,单位一般是克每立方厘米或千克每立方米。这个参数本质上反映了单位体积质量。要准确测量致密定形制品、隔热定形制品还有致密浇注料等不同类型的耐火材料气孔率,需要根据相关标准进行操作,比如GB/T 2997、GB/T 2998还有YB/T 5200。气孔率对性能影响很大,比如强度方面:如果气孔越大,有效承载面积就越小,应力集中也越明显,强度也就会降低。还有热导率方面:微小且均匀分布的气孔可以被视为“第二相”,通过Kingery复相公式计算得出,气孔率每增加1%,热导率会指数级下降。另外还有抗侵蚀性能和抗爆裂性能等都与气孔率息息相关。比如说开口气孔就像毛细管通道一样让熔渣渗透速度加快;如果干燥过程中游离水沸腾产生高压蒸汽而没有及时逸出的话就容易爆裂。 孔径分布也是影响性能的重要因素。同样的气孔率下不同大小的孔径会影响侵蚀深度。碱性渣渗透受Hagen-Poiseuille黏性流动支配直径大于1微米的气孔就像“高速入口”一样让侵蚀速率加快。所以要把基质中的孔隙尽可能压到微米级才能显著降低中间包渣渗透速率。因此把量少而且径小的思路结合起来才能让强度与隔热性能取得双赢。 热膨胀系数也不是完全无关紧要的因素,晶体膨胀源于质点平均距离随温度升高而拉大。耐火浇注料虽然是陶瓷结合体但是其内部孔隙分布状态才是决定热膨胀系数大小的关键。 抗渣性能也是需要全方位防御的过程,熔渣侵入有毛细管、晶界、杂质液相网和晶格扩散等多种途径其中开口气孔是最快捷的毛细管通道之一。 日本学者通过涡流模型发现大气孔之间通过小气孔连接成网络结构时干燥速度和爆裂倾向成反比关系,所以要把透气指数提高到临界值以上才能有效降低爆裂风险。 总之我们需要把看不见摸不着的微孔变成可以准确计算的参数来指导配方和施工调整并最终释放出耐火浇注料的潜力。