我國適用于水泥窯用致密定形耐火材料的有YB/T 376. 1—1995耐火制品抗熱震性試驗方法(水急冷法)、YB/T 376. 2—1995耐火制品抗熱震性試驗方法(空氣急冷法)和YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗方法三個并行標準。
1、 YB/T 376.1—1995 (水急冷法)
①試樣尺寸：長X寬X高=(200?230)mmX (100?150)mmX (50?100)mm的直型磚，實際多采用尺寸230mmX114mmX65mm的標準磚。
② 加熱方式：將試樣的一段插人1100°C的電爐內(nèi)。試樣受熱面距爐門內(nèi)側(cè) 50mm，距發(fā)熱體表面不小于30mm。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50°C，并應(yīng)在5min內(nèi)恢復(fù)1100°C，接著在1100°C保溫15min。
③ 冷卻方式：將試樣的熱端浸人5?35°C的流動水中，深度為(50 士 5) mm,水冷3min，在空氣中瞭干5min。如試樣未到破損條件，放人爐中繼續(xù)試驗。
④ 評價標準：試樣熱端面的面積破損達到一半以上所需熱震次數(shù)。
2.、YB/T 376.2—1995 (空氣急冷法)
① 試樣尺寸：長X寬X高= 114mmX64mmX64mm的長方體。
② 加熱方式：試樣放人950°C的電爐內(nèi)。試樣入爐后，爐溫降低不得大于50°C，應(yīng)在5min內(nèi)恢復(fù)950°C,在950°C保溫30min并應(yīng)以一個長面放置，不得疊放。試樣與試樣、試樣與爐壁間距不小于10mm。
③ 冷卻方式：將試樣取出，用壓縮空氣吹5min。壓縮空氣噴嘴要正對試樣噴吹面的對角線交點，噴吹時間5min。壓縮空氣為室溫，不含水滴。噴嘴前壓力為O.1MPa，噴嘴距離試樣噴吹面中心100mm。
④ 評價標準：冷卻后，以0.3MPa的最大應(yīng)力對試樣彎曲試驗。如果試樣在0.3MPa彎曲應(yīng)力的作用下破損，則認為未通過該次熱震。如果試樣經(jīng)受住了0.3MPa應(yīng)力的作用，則認為通過該次熱震。試驗反復(fù)進行，直至試樣破損或熱震達到預(yù)定的次數(shù)。
3. YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗方法
① 試樣尺寸：長× 寬× 高=230mm × 114mm× 31mm 或 230mm× 65mm × 31mm的長方體。
② 加熱方式：使230mmX31mm的一面受熱，以10°C/min的速率加熱試樣 到800°C ,再以5°C/min的速率加熱到1000°C ,保溫30min。
③ 冷卻方式：將試樣取出，放在不通風(fēng)的試樣架上，自然冷卻。
④ 評價標準：測定試樣經(jīng)一次熱震前后的抗折強度，以強度衰減率判定抗熱震性的好壞。
從以上可知：水冷法的熱震條件最為苛刻，空氣急冷法的熱震條件居中，自然冷卻法的熱震條件最為溫和。所以，它們分別適合測試抗熱震性好、抗熱震性一般和抗熱震性差的耐火材料。
水冷法有簡單、快速、廉價的優(yōu)點，適合水泥窯用耐火材料的日常生產(chǎn)檢驗。但是，該方法的測試結(jié)果離散性大，測試所需試樣多。因測試條件差別，各實驗室的檢測結(jié)果可能差異很大。YB/T 376. 1—1995不能用于測試易水化材料(如白云石磚)和一些尺寸、形狀特異制品。
空氣急冷法熱震條件比較溫和。目前，耐火材料的抗熱震性越來越高，使用空氣急冷法很難使耐火材料破壞，測試工作量越來越大。目前，在許多西方公司的產(chǎn)品手冊上都寫明普通鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無鉻堿性磚的抗熱震性都>100次。這樣，就區(qū)分不了普通鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石和各種新型無鉻堿性磚抗熱震性的強弱。因為這些材料的抗熱震性都>100次。所以，除白云石等材料以外，國內(nèi)廠家很少采用空氣急冷法控制耐火材料的生產(chǎn)。YB 4018—91耐火制品抗熱震試驗方法規(guī)定的試驗條件更加溫和，更少有人使用。
如果研制新型耐火材料，推薦采用熱震疲勞試驗，以試驗中樣品抗折強度損 失的趨勢來表征材料的抗熱震性。
4、熱震疲勞試驗
水泥窯中，耐火材料的損壞是一個漸進過程，窯襯經(jīng)受的熱震遠沒有YB/T 376. 1 —1995規(guī)定的水冷試驗?zāi)菢禹伎?。所?用強制風(fēng)冷試驗方法進行熱諡和 測定試驗中強度的損失來評價耐火材料的抗熱震性更為符合實際情況。推薦采用的抗熱震疲勞試驗的技術(shù)條件如下。
① 采用高溫抗折強度試樣的標準尺寸25mmX25mmX150rnm，以利用現(xiàn)有模具制作定形或不定形耐火材料試樣。
② 加熱采用RJX-14型硅碳棒電爐，爐膛尺寸(長X寬X高)500mmX 250mmX200mm，電爐功率14kW，SiC發(fā)熱體12根，可調(diào)電壓擋數(shù)為12，參考操作電壓220V,電流強度60A。
③ 冷卻在特制的風(fēng)箱中進行。該風(fēng)箱一端裝有風(fēng)機，功率為370kW，轉(zhuǎn)速 2800r/min，風(fēng)量8. 5m3/min，風(fēng)壓780Pa。風(fēng)箱的導(dǎo)嘴長300mm，主體部分的尺寸1000mmX400mmX200mm。風(fēng)箱中設(shè)有可以靈活轉(zhuǎn)動的試樣架，一次可以 在架上放置20條試樣。采用風(fēng)箱可以避免冷卻風(fēng)的中途散失，樣架的轉(zhuǎn)動可以保證各試件均勻冷卻。由此，該裝置明顯減少了試驗誤差，且大幅提高了試驗效率，如圖5-17所示。 ④試驗步驟：每種材料的試條數(shù)不應(yīng)少于7根。 次熱震至少需要2根試條。例如，0次 和10次各安排2根試條，3次和7次各安排1根試條，還有1根備用。
試驗時，先將2塊墊磚(230mm× 64mm × 32mm的黏土磚)放入爐內(nèi)預(yù)熱.將爐子升至預(yù)定溫度，保溫30min以上。然后，開啟爐門用鐵鉗拖出墊云-將墊磚放在鐵鍬上，將鐵鍬放在耐大纖維氈上，快速鋪上試條，再送人爐內(nèi)。試樣人爐內(nèi)后，要求爐溫在5min內(nèi)恢復(fù)至預(yù)定溫度，將試樣在預(yù)定溫度保溫15min以上，就可以重新開啟爐門對試條進行鼓風(fēng)冷卻。
冷卻時，先打開冷卻風(fēng)機，從爐內(nèi)取出墊磚，用鐵鉗將試條夾起并均勻地放在試樣架上，一邊鼓風(fēng)冷卻，一邊轉(zhuǎn)動試樣架，冷卻7min后可以將試條取出， 放在墊磚上，將載有試樣的墊磚重新塞人爐內(nèi)。一次熱震大約需要花費30min。 為減少散熱，試驗要快速操作，隨時注意關(guān)閉爐門，并用耐火纖維覆蓋取出的墊磚。
⑤加熱和冷卻條件的選擇：950°C風(fēng)冷、1100°C風(fēng)冷、950°C水冷或1100°C水冷。對抗熱震性較差的材料如白云石磚、鎂磚等可選950°C風(fēng)冷;對抗熱震性較好的材料如尖晶石磚、抗剝落高鋁磚可選1100°C風(fēng)冷;對抗熱震性極好的材料如碳化硅等選擇100°C水冷。總之，試驗就是要將耐火材料試樣分成三、六、九等，以便淘劣選優(yōu)，再接著優(yōu)中選優(yōu)。
⑥熱震次數(shù)的選擇。熱震中耐火材料破壞機理不盡相同，強度損失趨勢也有很大差別。圖5-18顯示了熱震中常見的強度損失形式。
由圖5-18可見，類型為A的材料熱震后強度不變。類型C強度減速下降， 熱震開始時強度損失快，后期損失慢。 類型B呈線形下降的趨勢。熱震試驗中， 類型D強度大幅降低，接著損毀。類型E強度加速下降，熱震開始時強度損失慢，但熱震后期強度損失快。因此，材料的抗熱震性排序為A>C>B，而E、D 均不合格。
一些復(fù)合耐火材料由不同的原料制成。這些原料具有明顯不同的熱膨脹系數(shù)。燒成后，材料中可能存在殘余應(yīng)力。熱震中，熱應(yīng)力降低強度，但退火又提高強度。所以，熱疲勞試驗后一些材料可能具有反常的強度曲線。這樣，研制新型耐火材料時就需要進行10次，甚至更多次數(shù)的熱震，并借助于熱疲勞試驗獲得的整條強度曲線而不僅僅是曲線上的某個點來判定材料的抗熱震性。