Огнеупорность. Группы материалов по огнеупорности

Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) - выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360... 1580 °С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 °С.

1. По химико-минералогическому составу огнеупоры делятся на следующие группы.

 

Кремнеземистые — динасовые (не менее 92% SiO2), изготавливаемые из кварцитовых материалов (главным образом из кварцита).

Алюмосиликатные, изготавливаемые из огнеупорных глин и каолинов, к которым относятся шамот (до 45% А1203) и высокоглиноземистые огнеупоры (свыше 45% А1203).

Магнезиальные у изготавливаемые из минералов, содержащих магнезит, с различными связующими добавками. Сюда входят магнезитовые (не менее 85% MgObдоломитовые (не менее 35% MgO и 40% СаО), форстеритовые (от 35 до 55%MgOи Сг203), шпинельные (MgOи А12O3 в молекулярном соотношении) огнеупоры.

Хромистые, к которым относятся хромитовые (около 30% Сг203) и хромомагнезитовые (10 — 30% Сr2O3 и 30 — 70% MgO) изделия.

Углеродистые, в состав которых входит в том или ином количестве углерод, — графитовые (30 — 60% С), коксовые (70 — 90% С).

Цирконистые: циркониевые, изготавливаемые из ZrO2 и цирконовые, изготавливаемые из минерала Zr2O3.SiO2.

Окисные — изделия из окиси бериллия, окиси тория и окиси церия.

Карбидные и нитридные, к которым относятся карборундовые (30—90% SiC) огнеупоры и огнеупоры из нитридов, карбидов и сульфидов.

 

2. По степени огнеупорности материалы делятся на три группы:

1) огнеупорные (1580—1750°С);

Класс.......... 0 А Б В

Огнеупорность, °С,

не менее......... 1750 1730 1670 1580

2) высокоогнеупорные (1770—2000° С);

3 ) высшей огнеупорности (>2000°С).

 

3. По термической обработке огнеупорные изделия делятся на

обжиговые ( обожженные после формовки), безобжиговые и литые плавленые.

 

4. По способу изготовления огнеупоры делятся на:

1) формованные — форма придается при изготовлении (изделия огнеупорные и теплоизоляционные),

2 ) неформованные — форма приобретается в процессе применения (огнеупорные бетоны, набивные массы, обмазки);

3 ) огнеупорные растворы — наполнители швов огнеупорной кладки.

 

5. По сложности формы и размерам штучные огнеупорные изделия делятся на следующие виды:

нормальный кирпич, фасонное изделие, крупные блоки и специальные изделия (тигли, трубки и т. п.).

 

9.Механические свойства: прочность СМ, пределы прочности при сжатии, изгибе, растяжение. Удельная прочность (коэффициент конструктивного качества).

Материал — вещество или смесь веществ, из которых изготавливается что-либо или которые способствуют каким-либо действиям. В последнем случае уточняют, что это вспомогательный или расходный материал.

1. ПРОЧНОСТЬ. Свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок, влияния температуры, атмосферных осадков и других факторов. Изучением прочности материалов — этого важнейшего свойства -— занимается особая наука — сопротивление материалов.

В конструкциях строительные материалы, подвергаясь различным нагрузкам, испытывают напряжение сжатия, растяжения, изгиба, среза и удара. Чаще всего они работают на сжатие или на растяжение. Природные камни, а также бетоны и кирпич хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже — срезу, а еще слабее — растяжению.

v Предел прочности определяют нагружением испытуемых образцов материала до их разрушения (на прессах или разрывных машинах). Признаками разрушения являются появление трещин на образце, отслаивание и деформации.

v Предел прочности при сжатии определяют на гидравлических или механических прессах.

Предел прочности при осевом сжатии R_сж, МПа, равен частному от деления разрушающей силы Р_разр на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы):

 

 

Предел прочности при сжатии строительных материалов колеблется в широких пределах —от 5 (торфяные плиты) до 10 000 кГ/см2 и выше (высокосортные стали).

v Строительные материалы часто испытывают также на изгиб. Для этого требуется сравнительно небольшая разрушающая нагрузка, поэтому испытание можно проводить как в лабораторных условиях, так и на строительной площадке.

Предел прочности при изгибе R_р и (МПа) определяют путем испытания образца материала в виде призм (балочек) на двух опорах. Их нагружают одной или двумя сосредоточенными силами до разрушения. Предел прочности условно вычисляют по той же формуле сопротивления материалов, что и напряжение при изгибе:

где: М - изгибающий момент; W - момент сопротивления .

 

 

v Предел прочности при осевом растяженииR_p (МПа) используется в качестве прочностной характеристики стали, бетона, волокнистых и других материалов (табл. 1.0). В зависимости от соотношения R_р и R_сж материалы можно условно разделить на три группы: к первой относятся материалы, у которых R_р > R_сж (волокнистые - древесина и др.); ко второй-с R_р = R_сж (сталь); к третьей -с R_р < R_сж (хрупкие - природные камни, бетон, кирпич).

 

v Удельная прочность (ККК)— предел прочности материала, отнесённый к его плотности. Показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе.

Особенно важна для авиастроения, ракетостроения, космических аппаратов.

Единица измерения: м²/с².

Коэффициент конструктивного качества характеризует возможность снижения веса зданий при сохранении или даже улучшении основных свойств материалов.

Увеличения коэффициента достигают за счет повышения прочности на единицу массы материала.

Коэффициент конструктивного качества (удельная прочность) материала представляет собой отношение прочности (в МПа) к объемной массе. Лучшие конструктивные материалы имеют высокую прочность при малой объемной массе, что способствует созданию легких конструкций.

v Коэффициент конструктивного качества (к. к. к.) материала равен отношению показателя прочности R (МПа) к относительной плотности d (безразмерная величина):

следовательно, эта прочность отнесена к единице плотности. Лучшие конструкционные материалы имеют высокую прочность при малой собственной плотности. Повышения к. к. к. можно добиться снижением плотности материала и увеличением его прочности.