Пористость.

Макроструктура огнеупорных изделий характеризуется твёрдой частью и порами. Твёрдая часть (заполнитель) имеет крупные зерна, состоящие из кристаллических фаз, и более мелкие зёрна – связки – содержащие оксидостеклообразователи ( SiO₂, P₂O₅ и т.д.), имеет полимерное строение и при некоторых t^o эластичность. Поры расположены в крупных зёрнах, между зёрнами и в связке.

Большинство огнеупорных материалов и изделий пористы. Различают следующие виды пористости:

- открытую П_о или кажущуюся П_к – это такая пористость, при которой поры сообщаются с поверхностью огнеупора и при кипячении его в воде могут заполняться водой;

- закрытую П_з, при которой поры изолированы от окружающей среды;

- общую или истинную П_и, при которой есть как закрытые, так и открытые поры.

Часть открытых пор, а именно те поры, с помощью которых сообщается внутренняя поверхность огнеупора с наружной, называют сквозными или проницаемыми порами П_с.

Пористость выражается процентным отношением объёма пор к общему объёму образца.

Истинная пористость колеблется в очень широких пределах – от 0 до 90%. Пористость изделий зависит от пористости применяемых исходных материалов и от способа их изготовления (режима прессования, обжиг и т.д.).

Наименьшей пористостью обладают литые изделия – П_к = 0 – 16%; обычные огнеупоры, изготовленные пластичным формированием или полусухим прессованием, имеет истинную пористость в пределах 16 – 30%; изделия, предназначенные для тепловой изоляции, имеют пористость П_к = 50 – 90%. Открытая пористость (кажущаяся) определяется насыщением водой исследуемого образца, путём его кипячения в течение 3 часов. Вычисления открытой пористости, процент, производится по формуле:

где G₁ – масса сухого образца, кг;

G₂ – масса образца насыщенного водой, кг;

V – объём образца, м³.

Объём образца определяется путём гидростатического взвешивания. Вводя понятие «водопоглощения» определяют кажущуюся плотность. Водопоглощением (В) называется отношение поглощённой воды к массе сухого образца.

Отношение открытой пористости к водопоглощению равно кажущейся плотности, кг\м³.

r_каж =

При определении истинной пористости П_и надо знать плотность материала r ( масса единицы объёма материала в плотном состоянии – без пор).

Отношение кажущейся плотности r_каж к истинной плотности характеризует степень плотности изделия. Определив степень плотности изделия, можно найти его истинную пористость, %:

П_и=(1 – r_каж/r)×100.

Закрытая пористость определяется, как разность истинной и открытой пористости.

П_з=П_и – П_о.

Пористость огнеупорных изделий влияет на их теплопроводность, шлакоустойчивость и механическую прочность. Сквозная пористость оказывает большое влияние на газопроницаемость изделий.

Проницаемая (сквозная) или эффективная пористость – рассчитывает-ся по газопроницаемости.

где к – коэффициент проницаемости;

r – радиус проницаемости (эффективности пор).

Насыщенный водой образец продувается воздухом под давлением

где g – поверхностное натяжение воды,

Q – угол смачивания,

r – радиус пор.

Капиллярная пористость равна объёму воды, поглащаемой при свободном насыщении образца водой, когда высота образца ниже максимальной высоты капиллярного всасывания.

Канальная пористость не зависит от открытой пористости и от газопроницаемости, а является самостоятельной характеристикой.

Общая пористость – отношение объёма всех пор к общему объёму изделия (в %).

Кажущаяся пористость – отношение объёма открытых пор к общему объёму изделия (в %).

Закрытая пористость – отношение объёма закрытых пор к общему объёму изделия (в %).