《耐火材料 常溫?cái)嗔涯茉囼?yàn)方法》編制說(shuō)明

一、任務(wù)來(lái)源

根據(jù)CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)[2021]175號(hào)文件-關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《耐火材料常溫?cái)嗔涯茉囼?yàn)方

法》立項(xiàng)公告的要求：本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目歸口管理委員會(huì)為CSTM/FC03/TC13建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)

耐火材料技術(shù)委員會(huì)，由武漢科技大學(xué)牽頭，湖北省耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站和中國(guó)建材

檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司等單位參與，標(biāo)準(zhǔn)（中文版）的立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX0401

00749-2021，標(biāo)準(zhǔn)（英文版）立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX040100749-2021E。

二、工作過(guò)程

標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃下達(dá)后，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位確立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，確定了標(biāo)準(zhǔn)修訂方案和工作計(jì)劃。

2021年06月，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃下達(dá)之后，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位確立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，確定工作計(jì)劃。

2021年07月至2021年08月，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，收集相應(yīng)的技術(shù)資料。

2021年09月，標(biāo)準(zhǔn)編制組經(jīng)過(guò)討論形成初步試驗(yàn)方案。

2021年10月至2022年08月，對(duì)不同耐火材料進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，形成了工作組討論稿。

2022年09月，標(biāo)準(zhǔn)編制組完成所有數(shù)據(jù)驗(yàn)證、匯總，召開(kāi)工作組會(huì)，完善工作組討論稿。

2022年12月，標(biāo)準(zhǔn)編制組完成征求意見(jiàn)稿，公開(kāi)征求意見(jiàn)。

三、標(biāo)準(zhǔn)制定的原則

3.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

嚴(yán)格按照《中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》中強(qiáng)調(diào)的編制原則開(kāi)展本標(biāo)準(zhǔn)的

制定工作。標(biāo)準(zhǔn)編制將按照《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第一部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)與編寫(xiě)》（GB/T1.1-2020）

和《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第二部分：采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T20000.2-2009）的規(guī)定進(jìn)行編寫(xiě)和編

制；編制內(nèi)容上將突出科學(xué)、先進(jìn)和產(chǎn)品特點(diǎn)；試驗(yàn)方法將優(yōu)先采用目前比較成熟、通用的試

驗(yàn)方法，便于生產(chǎn)施工企業(yè)和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)開(kāi)展質(zhì)量控制。

3.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本文件規(guī)定了耐火材料常溫?cái)嗔涯茉囼?yàn)方法的術(shù)語(yǔ)和定義、原理、儀器、試樣、試驗(yàn)步驟、

結(jié)果計(jì)算、試驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容，適用于致密耐火材料斷裂能的測(cè)定，沒(méi)有規(guī)定使用中所有與安全

有關(guān)的事項(xiàng)，使用者有責(zé)任預(yù)先建立適當(dāng)?shù)娜松戆踩珬l例并規(guī)定其限定的范圍。

3.3標(biāo)準(zhǔn)制定的意義

斷裂能在一定程度上可反映出材料的斷裂韌性，即斷裂過(guò)程區(qū)后部的有效裂紋長(zhǎng)度內(nèi)，裂

紋傳遞應(yīng)力的能力是隨著裂紋的開(kāi)口位移的增加而下降，當(dāng)開(kāi)口位移達(dá)到臨界值時(shí)，裂紋傳遞

盈利能力消失，應(yīng)力-位移曲線呈非線性關(guān)系。裂紋擴(kuò)展過(guò)程中所需要的能量就可用斷裂能來(lái)

進(jìn)行表征，并且對(duì)于預(yù)測(cè)耐火材料的抗熱沖擊性具有非常重要的作用。

材料在未改變外力作用狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部由于溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)制品的強(qiáng)度時(shí)，將

會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂、崩落或斷裂，稱(chēng)之為抗熱沖擊性。在熱沖擊下，裂紋不產(chǎn)生或者即使產(chǎn)生了也能

將其抑制在一個(gè)小范圍內(nèi)而不擴(kuò)展，則可使材料不致斷裂。裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展的程度與材料積

存的彈性應(yīng)變能與裂紋擴(kuò)展的斷裂表面能有關(guān)。積存的彈性應(yīng)變能小于斷裂表面能較大時(shí)，裂

紋不易擴(kuò)展；反之，裂紋易于擴(kuò)展，進(jìn)而導(dǎo)致材料的損壞。耐火材料的斷裂能測(cè)試過(guò)程也為外

部應(yīng)力使得材料內(nèi)部積存的彈性應(yīng)變能，通過(guò)增大應(yīng)力來(lái)增加積存的彈性應(yīng)變能，從而引起裂

紋的成核與持續(xù)擴(kuò)展，宏觀反映出裂紋的緩慢擴(kuò)展過(guò)程，結(jié)合Hasselman對(duì)脆性材料的研究，

斷裂能測(cè)試和抗熱沖擊性所帶來(lái)材料的損壞過(guò)程或方式是一致的，存在一定的關(guān)聯(lián)性，且可將

破壞過(guò)程進(jìn)行量化，便于耐火材料服役性能的研究。

在耐火材料服役過(guò)程中，即使沒(méi)有外部的溫度變化，耐火爐襯內(nèi)部可能存在溫度梯度。在

高溫與溫度梯度的長(zhǎng)期作用下，裂紋擴(kuò)展同樣可導(dǎo)致耐火材料的破壞?，F(xiàn)有的耐火材料性能表

征方法尚未能對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，而斷裂能的測(cè)試結(jié)果可為耐火材料內(nèi)部能承受的極限溫度梯度提

供參考，進(jìn)而豐富耐火材料使用壽命的評(píng)估方法。

因而，耐火材料斷裂能的測(cè)試可為抗熱沖擊性提供參考，為材料所能承受的臨界溫差提供

相應(yīng)的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，還可為耐火材料數(shù)值模擬提供有力的數(shù)據(jù)支撐。對(duì)于我國(guó)耐火材料質(zhì)量的提

高、服役壽命預(yù)測(cè)和提升、以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升具有重要意義。

四、標(biāo)準(zhǔn)制定的主要內(nèi)容

4.1斷裂能簡(jiǎn)介

斷裂能亦稱(chēng)斷裂功，可理解為材料發(fā)生斷裂所需外界對(duì)其施加的能量大小，即材料受拉伸

載荷發(fā)生斷裂時(shí)所釋放出來(lái)的總應(yīng)變能。斷裂能可用來(lái)表示，W為斷裂能，F(xiàn)

smaxF

為單位面積上的載荷，s為載荷方向上的位移，A為橫W截=面