GB/T 3000-2016 致密定形耐火制品 透气度试验方法

1 范围

      本标准规定了致密定形耐火制品透气度的试验方法，不定形耐火材料透气度的测定可参照本标准进行。

      注：本标准规定的方法考虑了气体的动力粘度，因此所得到的结果与早期没有考虑气体粘度的测定结果无可比性。通常测定的是空气的透气度，需要时也可使用其他气体。本标准给出了空气和氮气的动力粘度。

2 规范性引用文件

      下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

      GB/T 18930 耐火材料术语（GB/T 18930-2002，ISO 836：2001，MOD）

      GB/T 21389 游标、带表和数显卡尺

3 术语和定义

      GB/T 18930界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

      透气度 permeability to gases

      在压差作用下材料允许气体通过的性能。

      在给定时间内已知体积的气体通过试样，用式（1）计算透气度（μ）。

      式中：

      V——通过试样的气体体积，单位为立方米（m³）；

      t——气体通过试样的时间，单位为秒（s）；

      μ——试样的透气度，单位为平方米（m²）；

      η——试验温度下气体的动力粘度，单位为帕秒（Pa·s）；

      A——试样的横截面积，单位为平方米（m²）；

      δ——试样的高度，单位为米（m）；

      p——气体的绝对压力，单位为帕（Pa）；

      p₁——气体进入试样端的绝对压力，单位为帕（Pa）；

      P₂——气体逸出试样端的绝对压力，单位为帕（Pa）。

      注1：式（1）与Darcy定律相一致，由 Hagen-Poiseuille定律导出。

      注2：p是测定气体体积时气体的压力，在本测量装置中p＝p₁。

      注3：通常(p₁+p₂)/2p非常接近于1，当p₁-p₂＜1000Pa时该数可被忽略。

      式（1）可改写为：

      式（2）中透气度的单位是m²，由m³/s·pa·s·m/m²·1/pa·pa/pa推出。

      如果式（1）中δ用cm，A用cm²，V用cm³为单位（其他单位不变），所得出的透气度单位为cm²。由于不允许使用复合前缀，常用的单位通常是m²，10^-8cm²＝10^-12m²＝1μm³。

4 原理

      干燥的气体通过试样，记录试样两端至少在三个不同流量下的压差，根据测得的数值和试样的形状、尺寸计算试样的透气度。

5 设备

5.1 总则

      设备的总装配示意图见图1。连接管路用玻璃管优于橡胶管，管路应尽可能短，以使测量装置中的压力损失比试样产生的压力损失相比很小。

      说明：

      1——气源（压缩气瓶或储气罐）；

      2——气体干燥器；

      3——流量计：（a）0cm³/min～200cm³/min，（b）200 cm³/min～1 500 cm³/min；

      4——试样夹持器；

      5——气体压力计。

图1 透气度测定装置示意图

5.2 气源

      由一个带恒压装置的储气罐组成。

5.3 试样夹持器

      具有试样周边的气体密封功能，气体的密封由橡胶套来完成，橡胶套能承受的气体压力为不小于0.2 MPa，见图2。

图2 试样夹持器

5.4 气体压力计

      用来测量试样上下两端面的压力差，精度1％，应在靠近试样夹持器（见5.3）中紧靠试样的一个端面测量压力。

      注：若在远离试样的气体连接管处测量压力，其值会偏低。

5.5 气体流量测量设备

      流量计的精确度在2％以内，应经常用所用气体校准，并且只能用流量计测量范围的中间部分。

5.6 游标卡尺

      按照GB/T 21389，分度值0.02mm。

5.7 干燥箱

      温度能控制在（110±5）℃。

5.8 不透气的标准试样

      例如金属铝圆柱体。

6 试样

6.1 尺寸

      试样为直径50mm±0.5mm、高50mm±0.5mm的圆柱体，且轴线对端面的垂直度和试样两端面之间的平行度偏差均应在0.5mm以内。

6.2 制备

      试样应先将样品表面切去4mm再制取，试样的制取方向与砖的压制方向的关系应在试验报告中说明。

      切制试样时表面的灰尘应清除掉，可采用喷水法湿切，或用喷气法干切。

6.3 干燥

      试样应在干燥箱（5.7）中于（110±5）℃干燥至恒量，即两次称量之差不大于0.2mg。测试前，试样应在干燥器中冷却至室温，冷却时间不应少于2h。

7 试验步骤

7.1 用不透气的标准试样（5.8）做空白试验，以证明试验装置是密封的、不漏气的。

7.2 用游标卡尺（5.6）测量试样的直径和高度，精确至0.1mm。

7.3 将试样装入夹持器（5.3）中，使橡胶套充气，确保橡胶套的压力足以使试样表面不漏气。可通过增加橡胶套的压力检查它的气密性，即增加压力时气体流量和试样两端的压差均应无变化。

7.4 至少在三个不同的压差下测定通过试样的气体流量，分别计算试样的透气度（见第8章）。注：由于计算公式（见第8章）仅对层流成立，这些检验需证实气体流量与压力成正比。

7.5 如果在三种压差下计算出的透气度与其平均值的偏差大于5％，需重新做空白试验、检查设备和重新试验。如果重新试验的偏差仍大于5％，则应在试验报告中注明。

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