CN104865140B - 耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，包括如下步骤：耐火砖的准备；耐火泥浆的准备；试验试件定位；砌筑试验试件；干燥；测量粘接面的面积；抗剪载荷压力试验；计算抗剪粘接强度。本发明采用特制夹具进行定位成型，可以精确控制泥浆缝厚度和上下端面的平行度，使左右两块耐火砖的下端面在同一平面上，保证粘接试件的规范性，制样简便；耐火砖不需切割或仅需简单加工、粘接方式与现场施工一致、耐火泥浆层厚度精确控制，检测结果精度高、具有指导意义。

Description

耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，尤其涉及一种耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法。

背景技术

耐火泥浆是工业窑炉耐火砌体的基础材料，铺填在砖缝之间，使耐火砖彼此粘接成一个整体。在砌筑过程中，有良好的抗剪粘接强度是砌体不扭曲变形、不侧向倾倒的重要保证；在使用过程中，砖缝中的泥浆和耐火砖同样承受的各种操作条件及高温负荷的考验，特别是很多高温窑炉炉内外存在较大的压力差，这些压力差会导致耐火砌体承受较大的剪切力，因此耐火泥浆的抗剪粘接强度是一项重要指标，测量耐火泥浆的抗剪粘接强度具有现实的指导意义。

目前国内的检测标准采用两个L型耐火砖试块砌筑耐火泥浆后检测，泥浆砌筑面积为40mm×40mm，粘接面积太小，检测抗剪粘接强度时压力值数值小，通常不到3kN。数值太小，对压力试验机有较高的要求，按压力试验机有效量程估算，压力机选用5KN以下的比较合适。但耐火材料实验室常用的压力试验机基本都在10KN以上，如果单独配置5KN以下量程的压力试验机，会造成一定程度的资源浪费。同时，加工成L型试验后，粘接面采用的是耐火砖试块的切割面，也与实际砌筑时采用原砖面不相符，造成测量结果不准确。因此采用该方法测量的数值无法指导实际生产。另外，耐火砖硬度大，将其切割成L型的试样也存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单方便、测量结果准确的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法。

本发明是这样实现的：

一种耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，包括如下步骤：

步骤一、准备耐火砖及耐火泥浆；

步骤二、采用夹具对耐火砖进行定位，砌筑试验试件；

先固定中间耐火砖的位置，再根据泥浆层厚度的大小调整夹具，实现左右两块耐火砖的定位；

所述夹具包括底板，所述底板的一端设有用于固定中间耐火砖的压板机构，所述底板的另一端设有用于使左右耐火砖的下端面处在同一平面上的挡板，所述挡板与挡块连接，所述挡块上设有限位板，所述限位板的两侧分别套设有用于调节中间耐火砖与左右耐火砖距离的第一滑块和第二滑块；所述第一滑块和第二滑块在限位板上滑动，当计算好中间耐火砖与左右耐火砖的距离后，通过锁紧螺钉将第一滑块、第二滑块固定在限位板上；所述挡块上设有中心标识，且挡块远离挡板的一端到挡板的距离为中间耐火砖与左右耐火砖的错位值；所述限位板以中轴线为0点，分别向左右两边标有刻度；

将中间耐火砖置于底板上(中间耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上)，使中间耐火砖的下端面与挡块接触(中间耐火砖的宽W×厚S的面紧贴挡块)，用压板机构将中间耐火砖固定(中间耐火砖的长L×厚S的面与压板机构接触)；根据左右泥浆层的厚度和限位板上的刻度调节第一滑块和第二滑块；将左右耐火砖置于底板上(左右耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上)，且将左耐火砖置于第一滑块的外侧，将右耐火砖置于第二滑块的外侧(即左右耐火砖的长L×宽W的面与中间耐火砖的长L×宽W的面相对设置)，使左耐火砖和右耐火砖的下端面与挡板接触(左右耐火砖的宽W×厚S的面紧贴挡板)；

将耐火泥浆涂抹于左耐火砖、中间耐火砖、右耐火砖需要粘接的地方，形成错位结构，平推左耐火砖和右耐火砖，挤出多余的耐火泥浆，直到左耐火砖接触第一滑块，右耐火砖接触第二滑块；刮去挤出的多余耐火泥浆，静置几分钟后，松开锁紧螺钉，将第一滑块和第二滑块往中心移动，松开压板机构，得到成型后的试验试件；

步骤三、干燥

将步骤二的试验试件进行侧放干燥；

步骤四、计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积

分别测量左泥浆层和右泥浆层的长和宽(左泥浆层的长为L₁、宽为W₁，右泥浆层的长为L₂、宽为W₂，)，分别计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积A₁、A₂(左泥浆层的粘接面积A₁＝L₁×W₁，右泥浆层的粘接面积A₂＝L₂×W₂)；

步骤五、进行抗剪载荷压力试验

将干燥后的试验试件立放在压力试验机上，压力试验机的上压板的几何中心对准中间耐火砖的几何中心；中间耐火砖的上端面与压力试验机的上压板接触，左右耐火砖的下端面与压力试验机的下压板接触，且压力试验机的上压板与压力试验机的下压板、中间耐火砖的上端面平行；然后均匀加荷，直至粘接面断裂，记录断裂时的最大抗剪载荷压力值F_max；

步骤六、计算出耐火泥浆抗剪粘接强度B_s

更进一步的方案是：所述限位板的中心位于挡块的中轴线上，且限位板与挡块垂直设置。

更进一步的方案是：所述中间耐火砖、左耐火砖、右耐火砖的材质相同、长宽一致；

放置时，将中间耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上，宽W×厚S的面紧贴挡块；将左右耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上，宽W×厚S的面紧贴挡板。

更进一步的方案是：步骤三中干燥的步骤为：

将步骤二的试验试件在室温下自然干燥24小时，然后移入干燥箱，升温至65℃±5℃，保温4h，再然后升温至110℃±5℃，保温24h。

更进一步的方案是：将干燥后的试验试件进行烧成，然后再计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积；

将干燥后的试验试件进行烧成的步骤为：

将耐火细砂平铺在加热炉的垫板上，将干燥后的试验试件侧放在加热炉的垫板的均热带上；使试验试件之间的间距不应少于10mm，试验试件与发热元件之间的间距不应小于20mm，发热元件的辐射热不直射到试验试件的粘接泥浆层；

加热时，加热炉的升温速度为3～5℃/min；

升到规定温度后，保温3～5h，保温期间温度波动不超过±10℃。

更进一步的方案是：步骤五中，中间耐火砖的上端面与压力试验机的上压板之间衬垫3～7mm厚的无波纹纸板或硬纸板，中间耐火砖的下端面与压力试验机的下压板之间衬垫3～7mm厚的无波纹纸板或硬纸板。

本发明中，耐火砖应与所需测试的耐火泥浆匹配；耐火砖不应有裂纹，熔洞，缺棱掉角，扭曲等表观缺陷；耐火砖应为标准直型砖。左右两块耐火砖尺寸一致，且与中间的耐火砖的长宽相同。本发明采用标准砖原砖面，错缝施工粘接，和现场施工保持一致，使得实验室测得的数据更具有实际指导意义。

本发明增大了粘接面积16～30倍，使检测抗剪粘接强度时压力值数值增大，可在实验室通用的10kN～100kN的压力试验机中选择量程合适的设备进行测量，而不需单独配置适合量程的压力试验机，节省了试验成本；采用同等精度同等量程的压力试验机时，因检测的数值变大，也能相应的提高测量精度。本发明制得的试验试件采用直型砖粘接成对称的结构，试件制备简单易行，结构稳定；耐火砖不需要切割或仅需要简单的加工，压力试验机也不需要改装，因此试验成本低，推广应用价值大。

本发明用夹具中的挡块、限位板和滑块的作用保证中间耐火砖与左右耐火砖开始砌筑位置距离、左耐火砖和右耐火砖的底边等高。采用特殊的夹具对试验试件进行定位，可以精确控制泥浆层厚度和上下端面的平行度，使左右两块耐火砖的下端面在同一平面上，保证了粘接试件的规范性，使试验试件制作简单，耐火砖的粘接方式与现场施工一致、泥浆层厚度精确控制，检测结果精度高、更有指导意义。

附图说明

图1为本发明耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法的流程图；

图2为夹具的结构示意图；

图3为夹具的使用状态图；

图4为使用夹具后的检测试件的结构示意图。

其中：301-底板；302-挡板；303-挡块；304-限位板；305-第一滑块；306-第二滑块；307-第一锁紧螺钉；308-第二锁紧螺钉；309-压板机构；M-中心标识；101-左耐火砖；102-左泥浆层；103-中间耐火砖；104-右泥浆层；105-右耐火砖；t-泥浆层厚度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1-图4，一种耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，包括如下步骤：

步骤一、准备耐火砖及耐火泥浆

1、准备耐火砖

准备左耐火砖101、中间耐火砖103和右耐火砖105，并且3个耐火砖应与所需测试的耐火泥浆匹配；3个耐火砖不应有裂纹，熔洞，缺棱掉角，扭曲等表观缺陷；3个耐火砖应为标准直型砖；如有多种型号直型标准砖可供选择，优先选择使用T2、T3、T1、T5、T6型；如泥浆砌筑对象为非标准砖或其他型号的直型标准砖，可以在保留相对平行的两个面为原砖面的基础上，将耐火砖切割成长宽为230mm×114mm或172×114mm，厚度为两原砖面距离的长方体试块，并采用原砖面为泥浆的砌筑粘接面；左耐火砖101和右耐火砖105也可以采用同一块耐火砖沿厚度方向棱的中线平分切割成两块长方体试块使用，粘接时采用未切割的原砖面；砌筑粘接前，将耐火砖表面清洗干净并烘干，然后冷却至室温(室温通常为25℃)；

所述中间耐火砖103、左耐火砖101、右耐火砖105的材质相同、长宽一致；

2、准备耐火泥浆

用天平称取2.5kg干粉泥浆，根据稠度要求，按GB/T 22459.1或GB/T 22459.2的规定加水(或规定的液体)混合搅拌，达到要求的稠度值；测定泥浆稠度后，将泥浆放置30min，或根据生产厂家的说明操作，得到耐火泥浆；对于预搅拌泥浆，搅拌均匀，测定稠度值后，取样约3kg；

步骤二、采用夹具对耐火砖进行定位，砌筑试验试件；

先固定中间耐火砖103的位置，再根据泥浆层厚度的大小调整夹具，实现左右两块耐火砖的定位；

所述夹具包括底板301，所述底板301的一端设有用于固定中间耐火砖103的压板机构309；所述底板301的另一端设有挡板302，挡板302的上沿与底板301的上表面成90°夹角，挡板302用于使左耐火砖101、右耐火砖105的下端面处在同一平面上；所述挡板302与挡块303连接，且该挡块303的上沿平行于挡板302的上沿；所述挡块303上设有限位板304，所述限位板304的左侧套设有用于调节中间耐火砖103与左耐火砖101的第一滑块305，所述限位板304的右侧套设有用于调节中间耐火砖103与右耐火砖105距离的第二滑块306；所述第一滑块305和第二滑块306能在限位板304上滑动，当计算好中间耐火砖103与左耐火砖101的距离后，通过第一锁紧螺钉307将第一滑块305与限位板304固定，当计算好中间耐火砖103与右耐火砖105的距离后，通过第二锁紧螺钉308将第二滑块306与限位板304固定；

为了方便定位，所述限位板304的中心位于挡块303的中轴线上，且该限位板304与挡块303垂直设置；限位板304与挡块303形成悬空挑梁结构；为了准确定位，所述挡块303上设有中心标识M，且该挡块303远离挡板的一端到挡板的距离为中间耐火砖103与左右耐火砖的错位值；为了精确调节第一滑块305和第二滑块306的位置，所述限位板304以中轴线为0点，分别向左右两边标有间隔0.5mm的刻度，第一滑块305和第二滑块306通过限位板304上的刻度调整好位置后，分别由紧锁螺钉固定在限位板304上，由此限定左右两块耐火砖的位置、左泥浆层102厚度和右泥浆层104厚度；

所述压板机构包括压板和螺钉，压板通过螺钉与底板301连接，压板可绕螺钉旋转，以方便将中间耐火砖103固定；

将中间耐火砖103置于底板301上(中间耐火砖103的长L×厚S的面放置在底板301上)，使中间耐火砖103的下端面与挡块303接触(中间耐火砖103的宽W×厚S的面紧贴挡块303)，用压板机构309将中间耐火砖103固定(中间耐火砖103的长L×厚S的面与压板机构309接触)；根据左右泥浆层的厚度和限位板304上的刻度调节第一滑块305和第二滑块306(根据限位块304上的刻度，调整第一滑块305和第二滑块306，使第一滑块305和第二滑块306外沿距离挡块303中心S/2+2mm或S/2+泥浆层的协商厚度t，随后拧紧第一锁紧螺钉307和第二锁紧螺钉308将第一滑块305和第二滑块306固定于限位板304上)；将左右耐火砖置于底板301上(左右耐火砖的长L×厚S的面放置在底板301上)，且将左耐火砖101置于第一滑块305的外侧，将右耐火砖105置于第二滑块306的外侧(即左右耐火砖的长L×宽W的面与中间耐火砖的长L×宽W的面相对设置)，使左耐火砖101和右耐火砖105的下端面与挡板302接触(左右耐火砖的宽W×厚S的面紧贴挡板302)；

将耐火泥浆涂抹于左耐火砖101、中间耐火砖103、右耐火砖105需要粘接的地方，形成错位结构，平推左耐火砖101和右耐火砖105，挤出多余的耐火泥浆，直到左耐火砖101接触第一滑块305，右耐火砖105接触第二滑块306；刮去挤出的多余耐火泥浆，使左耐火砖101与中间耐火砖103之间形成左泥浆层102，使右耐火砖105与中间耐火砖103之间形成右泥浆层104；静置几分钟后，松开锁紧螺钉，将第一滑块305和第二滑块305往中心移动，松开压板机构309，得到成型后的试验试件；

步骤三、干燥

将步骤二的试验试件进行侧放干燥；

干燥步骤为：在室温下自然干燥24小时，然后移入干燥箱，升温至65℃±5℃，保温4h，再然后升温至110℃±5℃，保温24h；

步骤四、计算左泥浆层102和右泥浆层104的粘接面积

分别测量左泥浆层102和右泥浆层104的长和宽(左泥浆层102的长为L₁、宽为W₁，右泥浆层104的长为L₂、宽为W₂)，分别计算左泥浆层102和右泥浆层104的粘接面积A₁、A₂(左泥浆层102的粘接面积A₁＝L₁×W₁，右泥浆层104的粘接面积A₂＝L₂×W₂)；

步骤五、进行抗剪载荷压力试验

将干燥后的试验试件立放在压力试验机上，且所述压力试验机上下压板与试验试件的接触面均衬垫3～7mm厚的无波纹纸板或硬纸板；压力试验机的上压板的几何中心对准中间耐火砖103的几何中心；中间耐火砖103的上端面与压力试验机的上压板接触，左右耐火砖的下端面与压力试验机的下压板接触(中间耐火砖103的宽W×厚S的面与压力试验机的上压板接触)，且压力试验机的上压板与压力试验机的下压板、中间耐火砖103的上端面平行；然后均匀加荷，直至粘接面断裂，加荷速率视耐火泥浆种类和粘接面大小而异，原则上在100N·s^-1～200N·s^-1较为合适；记录断裂时的最大抗剪载荷压力值F_max；

步骤六、计算耐火泥浆抗剪粘接强度B_s

为了使试验试件更接近现场施工，我们可以将干燥后的试验试件进行烧成，然后再计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积；

将干燥后的试验试件进行烧成的步骤为：

将不与试验试件的耐火砖和耐火泥浆起反应的耐火细砂平铺在加热炉的垫板上，炉内垫板应平整，将干燥后的试验试件侧放在加热炉的垫板的均热带上(左耐火砖或右耐火砖的长L×宽W的面与耐火细砂接触)；使试验试件之间的间距不应少于10mm，试验试件与发热元件之间的间距不应小于20mm，无均热板时，发热元件的辐射热不直射到试验试件的粘接泥浆层；

加热时，炉内应保持氧化气氛或规定气氛，升温速度一般为5℃/min；硅质泥浆600℃以下3℃/min，600℃以上3～5℃/min；

升到规定温度后，保温3h(硅质泥浆为5h)，保温期间温度波动不超过±10℃。

本发明采用特制夹具进行定位成型，可以精确控制泥浆缝厚度和上下端面的平行度，使左右两块耐火砖的下端面在同一平面上，保证粘接试件的规范性，制样简便；耐火砖不需切割或仅需简单加工、粘接方式与现场施工一致、耐火泥浆层厚度精确控制，检测结果精度高、更有指导意义。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、准备耐火砖及耐火泥浆；

步骤二、采用夹具对耐火砖进行定位，砌筑试验试件；

所述夹具包括底板，所述底板的一端设有用于固定中间耐火砖的压板机构，所述底板的另一端设有用于使左右耐火砖的下端面处在同一平面上的挡板，所述挡板与挡块连接，所述挡块上设有限位板，所述限位板的两侧分别套设有用于调节中间耐火砖与左右耐火砖距离的第一滑块和第二滑块；当计算好中间耐火砖与左右耐火砖的距离后，通过锁紧螺钉将第一滑块、第二滑块与限位板固定；所述挡块上设有中心标识，且挡块远离挡板的一端到挡板的距离为中间耐火砖与左右耐火砖的错位值；所述限位板以中轴线为0点，分别向左右两边标有刻度；

将中间耐火砖置于底板上，使中间耐火砖的下端面与挡块接触，用压板机构将中间耐火砖固定；根据左右泥浆层的厚度和限位板上的刻度调节第一滑块和第二滑块；将左右耐火砖置于底板上，且将左耐火砖置于第一滑块的外侧，将右耐火砖置于第二滑块的外侧，使左耐火砖和右耐火砖的下端面与挡板接触；

将耐火泥浆涂抹于左耐火砖、中间耐火砖、右耐火砖需要粘接的地方，形成错位结构，平推左耐火砖和右耐火砖，挤出多余的耐火泥浆，直到左耐火砖接触第一滑块，右耐火砖接触第二滑块；刮去挤出的多余耐火泥浆，静置几分钟后，松开锁紧螺钉，将第一滑块和第二滑块往中心移动，松开压板机构，得到成型后的试验试件；

步骤三、干燥

将步骤二的试验试件进行侧放干燥；

步骤四、计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积

分别测量左泥浆层和右泥浆层的长和宽，分别计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积A₁、A₂；

步骤五、进行抗剪载荷压力试验

将干燥后的试验试件立方在压力试验机上，压力试验机的上压板的几何中心对准中间耐火砖的几何中心；中间耐火砖的上端面与压力试验机的上压板接触，左右耐火砖的下端面与压力试验机的下压板接触，且压力试验机的上压板与压力试验机的下压板、中间耐火砖的上端面平行；然后均匀加荷，直至粘接面断裂，记录断裂时的最大抗剪载荷压力值F_max；

步骤六、计算出耐火泥浆抗剪粘接强度B_s

<mrow> <msub> <mi>B</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mi>max</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow>

2.如权利要求1所述的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于：所述限位板的中心位于挡块的中轴线上，且限位板与挡块垂直设置。

3.如权利要求1所述的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于：所述中间耐火砖、左耐火砖、右耐火砖的材质相同、长宽一致；

放置时，将中间耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上，宽W×厚S的面紧贴挡块；将左右耐火砖的长L×厚S的面放置在底板上，宽W×厚S的面紧贴挡板。

4.如权利要求1所述的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于：步骤三中干燥的步骤为：

将步骤二的试验试件在室温下自然干燥24小时，然后移入干燥箱，升温至65℃±5℃，保温4h，再然后升温至110℃±5℃，保温24h。

5.如权利要求1或4所述的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于：将干燥后的试验试件进行烧成，然后再计算左泥浆层和右泥浆层的粘接面积；

将干燥后的试验试件进行烧成的步骤为：

将耐火细砂平铺在加热炉的垫板上，将干燥后的试验试件侧放在加热炉的垫板的均热带上；使试验试件之间的间距不应少于10mm，试验试件与发热元件之间的间距不应小于20mm，发热元件的辐射热不直射到试验试件的粘接泥浆层；

加热时，加热炉的升温速度为3～5℃/min；

升到规定温度后，保温3～5h，保温期间温度波动不超过±10℃。

6.如权利要求1所述的耐火泥浆抗剪粘接强度检测方法，其特征在于：步骤五中，中间耐火砖的上端面与压力试验机的上压板之间衬垫3～7mm厚的无波纹纸板或硬纸板，中间耐火砖的下端面与压力试验机的下压板之间衬垫3～7mm厚的无波纹纸板或硬纸板。