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我国已于2003年发布《浮法玻璃窑用锡槽底砖》(JC/T926—2003)建材行业标准，目前，国内一些底砖生产厂家提供的锡槽底砖性能指标已明显优于该行业标准的要求。以下是几点指标要求。 (1)氢扩散度 氢扩散度是衡量底砖发泡性能的一项指标，将H2扩散控制在合适的范围之内。 以被试样所封闭的气室的压力与大气压力之差来表示。测试时，先打开放空阀，再打开进气阀，此时U形计指示为零，进气持续几分钟后，同时关闭两阀(或略微超前关闭进气阀，再关放空阀)。此时可以观察到U形计指示的气室内压力迅速下降，到最低点后回升，最低点的读数即是通常所指的氢扩散度，一般认为此值只要小于1471Pa(150mmH2O)即可保证不冒泡。 氢扩散度实质上是氢向外扩散与空气向内扩散两种相反过程作用的平衡点。初期，由于氢分子小，扩散能力强，氢扩散速度远远高于空气扩散速度，其结果是气室中气体数量减少，压力下降。随着扩散的进展，气室中的氢气越来越少，扩散推动力渐渐消退，扩散速度逐渐放慢，逐渐接近空气向内的扩散速度，两者相等时，U形压力计指示达最低点(即最大负压)。此后，空气向内扩散速度高于氢气向外扩散速度，故压力出现回升。 可见，氢扩散度指标并非代表氢气通过一定面积和厚度的试样的能力，而是代表氢气与空气通过该试样的相对能力，其数值受氢扩散速度及空气扩散速度两因素的制约。氢扩散度小，并不一定表示氢气通过试样的能力弱。曾使用两种完全不同的耐火材料试样进行氢扩散度测定，得到的数值却基本相同。一种试样是电熔砖样品，其气孔率极低，显然氢气透过此样品的能力是极微的。另一种用经300℃高温烘干处理的耐火混凝土样品，样品中大量水被烘干后，形成许多可供氢扩散的快速通道，有很强的氢透过能力。两种样品的氢扩散度测定值均很低，只有几个毫米水柱。显然，第一种样品气孔率极低，氢及空气的通过能力均很弱，气室中气体量变化很小，因此压力变化也很小，氢扩散度指标很低。而第二种样品中烘干以后留下的微孔直径较大，为空气及氢气提供了同样的快速通道，结果是氢往外渗透很快，空气往里扩散也很快，气室中气体量同样变化很小，氢扩散度指标读数当然也很小。如果机械地从氢扩散度字面及数值理解，势必得出“氢通过第二种试样扩散的能力也很弱”的错误结论。 (2) 透气度 透气度指标一般用于衡量耐火材料抗渗透侵蚀的能力。透气度大，说明耐火材料中贯通的导流型气孔较多，孔径偏大，侵蚀介质易渗入耐火材料中。具体对底砖耐火材料，就是氧化钠较易渗入砖体引起霞石化剥落。如不考虑其他因素，单从抗霞石化角度出发，底砖的透气度越小越好。 透气度是指有压差的气体透过耐火材料的能力。不同种类烧结耐火材料的透气度指标差别较大，范围可达零点几cm3/m3至几十cm3/m3。 (3) 应变率 应变率较大的底砖，其砖体弹性较好，受热膨胀产生的较高挤压应力能通过变形得到部分释放，避免了应力蓄积引起砖体断裂浮起。国外20世纪70年代多次发生底砖“7英寸断裂上浮”事故，当时所使用底砖的应变率一般小于0.5%，砖与砖之间的胀缝也较小，砖体承受极大应力，导致沿固定缧栓孔锥台处水平断裂，砖体上半部分浮起。改用高应变率的机压砖和更高级的真空浇注砖后，尽管仍沿用小胀缝，此类事故再也没有出现。国外最新机压砖的应变率己超过0.7%，真空浇注砖的应变率则高达1.5%。国内在槽底结构设计上一直采用大胀缝的做法，没有对应变率指标提出要求，故底砖生产厂并未刻意控制此指标，生产的底砖应变率为0.5%左右。 测定锡槽底砖应变率，一般采用60mm×60mm×130mm的试样，将其竖直放置于材料试验机上加压，记录载荷下试样高度的变形量，试样达到极限屈服前的最大变形量与其原高度之比的百分数即为应变率。 一般来说，对特定成形方法生产的底砖，应变率与气孔率之间成正比关系，即气孔率越大，应变率就越高。 (4) 氢扩散度与透气度的关系 在总气孔率为定值的情况下，氢扩散度与透气度之间存在依存关系，此关系依赖于气孔的分布形态。如气孔分布以空气分子能通过的大直径气孔为主，则透气度较大，而氢扩散度较小。当气孔分布以微细气孔为主时，氢分子能通过这些微细气孔而较大的空气分子则难以透过，此时透气度指标数值较小，氢扩散度指标则较大。 需要注意的是：透气度较大时，表示试样透过空气及氢气的能力均较大，对于大分子空气能钻入的气孔，小分子的氢气当然也能钻入。理解氢扩散度与透气性两者之间反比关系的基础是注意避免混淆氢扩散度与氢透过能力这两个不同的概念。 (5) 气孔率与氢扩散度、透气度以及应变率之间的关系 在一般情况下，如果不去刻意追求气孔分布，只在气孔率大小方面进行人为控制，则实践中一般出现如下情况：气孔率越高，氢扩散度越大，透气度与砖的应变率也越大。在底砖生产工艺中，如果不考虑控制应变率参数，则可通过降低砖气孔率的办法获取低氢扩散度和低透气度的砖。国产底砖走的正是这样一条路，早期由于无专业厂家生产成品砖，浮法厂只能直接购人未经加工的黏土大砖，在现场自行加工。这些砖一般用于大窑池底，为安全起见，在设计上将槽底砖之间的膨胀缝留得比较大，以避免砖相互挤压，造成层裂上浮。后来虽出现多家专业底砖生产厂，但设计上仍沿用大胀缝做法，故一直未对砖提出应变率要求，生产厂无须费心在应变率及氢扩散度指标之间进行平衡，单纯降低气孔率就可以获得理想氢扩散度及透气度指标的砖。 |
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