ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТИ ОТ ПОРИСТОСТИ

Предложено несколько формул зависимости прочности от пори­стости. Формула Бальшина имеет вид-.

Огп = сго(ркаж/ро)я, (Н.28)

Гдё (Jn —предел прочности при кажущейся ПЛОТНОСТИ Ркаж! 00 —пре­дел прочности материала с теоретической плотностью р0; п — коэффи­циент.

Зависимость прочности от пористости образцов из тонкозер­нистых масс описывается формулой Рышкевича (рис. II.7):

Сгп = а0 ехр (— ЬП), (11.29)

Где b — эмпирический коэффициент; П — общая пористость в долях единицы.

Как видио из графика, зависимость в пределах пористости от О до 15—20% линейна. Формула (11.29) может быть записана в виде

О о, г о, б о,8 п

Рис. II.7. Зависимость предела прочности при сжатии от пори­стости

-0,1 0 Lq(1-n)

П,% 50 45 40 35 30 К?0 -

Рис. И. 8. Влияние пористости и размера пор на предел прочности при изгибе. Размер пор, мкм:

1 _ 6,5; 2 — 9; 3 — 12; 4 — 20; 5 —27; 6 — 40; 7 — 50

0в<=*оо (1—W7); из сравнения этого выражения с формулой (11.28) следует (Ркаш/Ро) " = ( 1—ЬЛ) и при Ь = 1

Ог„ = 0о(1—ЛГ. (И.30)

Зависимость (11.30) в координатах lgon — lg(1 — П) изобража­ется прямой линией, угол наклона которой равеи экспоненте т (рис. II.8).

График, построенный по опытным данным прочности образцов, полученный из монофракций корунда с известными размерами пор, показывает, что прочность зависит не только от пористости, но и от размера пор (экспонента т линейно зависит от размера пор); экстра­поляция зависимости m=f(d) до значения d=0 отсекает на оси орди­нат предельную величину наклона зависимости lgo=f[lg(l—77)]. Все кривые зависимости прочности от размера пор сходятся в одной точке и стремятся к предельному наклону.

Важно отметить, что при предельном наклоне, когда размер Пор стремится к нулю, прочность ниже прочности монолитного ма­териала, следовательно, материал, на контакте (между порами) менее прочен, чем монолитный, что объясняется концентрацией и экранизацией напряжений порами.

Имеет значение ход зависимости прочности от размера пор; крупные поры более резко снижают прочность при увеличении пори­стости, чем мелкие.

Многочисленные опытные данные подтверждают, что при обык­новенной температуре прочность мелкозернистых изделий, а следо­вательно, п мелкопористых выше, чем крупнозернистых. Например, при одинаковой пористости корундовые образцы с частицами раз­мером 600—900 мкм имеют прочность б 1,5—2 раза меньше, чем образцы с частицами 60 мкм.

Однако приведенные формулы не полностью характеризуют за­висимость прочности от пористости реальных огнеупоров. Наряду с размерами пор и зерен существенное значение на прочность ока­зывает равномерность распределения пор. Закрытые поры, образу­ющиеся в результате коалесценции (см. ниже), когда непрерывной средой является твердое вещество, в значительно меньшей степени снижают прочность, чем открытые поры при одинаковом объеме пор. Точно так же поры, находящиеся в зернах, менее снижают прочность, чем поры связки и поры, находящиеся между крупными зернами и связкой. На принципе использования пористого заполни­теля в зернах до 3 мм с очень мелкими порами основано производ­ство легковесных и одновременно прочных огнеупорных бетонов. На прочность влияет форма пор, особенно вредны трещины с острыми концами. Поэтому формула (11.30) должна быть дополнена коэф­фициентом структуры, значения которого, однако, не определены. Уменьшение размера пор, регулирование нх распределения и формы являются перспективными способами повышения прочности огне­упоров.