耐火材料 常溫斷裂能試驗方法-編制說明

一、任務(wù)來源根據(jù)CSTM標準委員會[2021]175號文件-關(guān)于CSTM標準《耐火材料常溫斷裂能試驗方法》立項公告的要求：本標準項目歸口管理委員會為CSTM/FC03/TC13建筑材料領(lǐng)域委員會耐火材料技術(shù)委員會，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)督檢驗站和中國建材檢驗認證集團股份有限公司等單位參與，標準（中文版）的立項編號為CSTMLX040100749-2021，標準（英文版）立項編號為CSTMLX040100749-2021E。二、工作過程標準計劃下達后，標準負責(zé)起草單位確立了標準編制組，確定了標準修訂方案和工作計劃。2021年06月，標準計劃下達之后，標準負責(zé)起草單位確立了標準編制組，確定工作計劃。2021年07月至2021年08月，對國內(nèi)外相關(guān)標準進行分析，收集相應(yīng)的技術(shù)資料。2021年09月，標準編制組經(jīng)過討論形成初步試驗方案。2021年10月至2022年08月，對不同耐火材料進行試驗驗證，形成了工作組討論稿。2022年09月，標準編制組完成所有數(shù)據(jù)驗證、匯總，召開工作組會，完善工作組討論稿。2022年12月，標準編制組完成征求意見稿，公開征求意見。三、標準制定的原則3.1標準編制原則嚴格按照《中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟團體標準管理辦法》中強調(diào)的編制原則開展本標準的制定工作。標準編制將按照《標準化工作導(dǎo)則第一部分：標準的結(jié)構(gòu)與編寫》（GB/T1.1-2020）和《標準化工作指南第二部分：采用國際標準》（GB/T20000.2-2009）的規(guī)定進行編寫和編制；編制內(nèi)容上將突出科學(xué)、先進和產(chǎn)品特點；試驗方法將優(yōu)先采用目前比較成熟、通用的試驗方法，便于生產(chǎn)施工企業(yè)和質(zhì)檢機構(gòu)開展質(zhì)量控制。3.2標準主要內(nèi)容本文件規(guī)定了耐火材料常溫斷裂能試驗方法的術(shù)語和定義、原理、儀器、試樣、試驗步驟、結(jié)果計算、試驗報告等內(nèi)容，適用于致密耐火材料斷裂能的測定，沒有規(guī)定使用中所有與安全有關(guān)的事項，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標準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，即斷裂過程區(qū)后部的有效裂紋長度內(nèi)，裂紋傳遞應(yīng)力的能力是隨著裂紋的開口位移的增加而下降，當(dāng)開口位移達到臨界值時，裂紋傳遞盈利能力消失，應(yīng)力-位移曲線呈非線性關(guān)系。裂紋擴展過程中所需要的能量就可用斷裂能來進行表征，并且對于預(yù)測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，內(nèi)部由于溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過制品的強度時，將會產(chǎn)生開裂、崩落或斷裂，稱之為抗熱沖擊性。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小范圍內(nèi)而不擴展，則可使材料不致斷裂。裂紋的產(chǎn)生、擴展的程度與材料積存的彈性應(yīng)變能與裂紋擴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，裂紋不易擴展；反之，裂紋易于擴展，進而導(dǎo)致材料的損壞。耐火材料的斷裂能測試過程也為外部應(yīng)力使得材料內(nèi)部積存的彈性應(yīng)變能，通過增大應(yīng)力來增加積存的彈性應(yīng)變能，從而引起裂紋的成核與持續(xù)擴展，宏觀反映出裂紋的緩慢擴展過程，結(jié)合Hasselman對脆性材料的研究，斷裂能測試和抗熱沖擊性所帶來材料的損壞過程或方式是一致的，存在一定的關(guān)聯(lián)性，且可將破壞過程進行量化，便于耐火材料服役性能的研究。在耐火材料服役過程中，即使沒有外部的溫度變化，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期作用下，裂紋擴展同樣可導(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其進行測試，而斷裂能的測試結(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，進而豐富耐火材料使用壽命的評估方法。因而，耐火材料斷裂能的測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。對于我國耐火材料質(zhì)量的提高、服役壽命預(yù)測和提升、以及國際競爭力的提升具有重要意義。四、標準制定的主要內(nèi)容4.1斷裂能簡介斷裂能亦稱斷裂功，可理解為材料發(fā)生斷裂所需外界對其施加的能量大小，即材料受拉伸載荷發(fā)生斷裂時所釋放出來的總應(yīng)變能。斷裂能可用W=4.2項目調(diào)研標準編制組對國內(nèi)外相關(guān)標準、文獻和專利等技術(shù)文件的查詢發(fā)現(xiàn)：ISO、ASTM、EN及DIN等均未發(fā)現(xiàn)有針對耐火材料斷裂能的試驗方法，僅有針對瀝青結(jié)合材料、石材和炭素材料的斷裂能測試方法；文獻中存在耐火材料斷裂能相關(guān)測試方法，但尚未形成方法標準。耐火材料是一種非均質(zhì)體材料且常溫強度區(qū)間廣，已有的幾種材料斷裂能測試方法難以直接引用到耐火材料斷裂能測試中。幾種現(xiàn)有的方法標準的調(diào)研結(jié)果如下所示。4.2.1ASTMD7313-13該方法標準采用盤狀緊湊拉伸幾何法對瀝青混凝土進行斷裂能測試，試樣尺寸如圖1所示：圓盤直徑為150mm±10mm，裂紋引導(dǎo)槽寬度不大于1.5mm，裂紋引導(dǎo)槽沿深度為35mm±2.5mm；兩直徑25mm±1mm的圓孔沿裂紋引導(dǎo)槽兩側(cè)對稱分布，用于安裝金屬圓棒來對試樣施加拉伸應(yīng)力；圓盤的一側(cè)，垂直于裂紋引導(dǎo)槽且對稱設(shè)置有兩個臺階，用于安裝引伸計觸臂，進而測量拉應(yīng)力作用下的試樣變形。圖1ASTMD7313-13標準用試樣形狀尺寸圖試樣、夾具和引伸計安裝圖如圖2（a）所示，引伸計觸臂與試樣接觸處的細節(jié)圖如2（b）所示。該標準所采用的試樣形狀較為復(fù)雜，不利于耐火材料試樣的制備；若試樣斷裂，引伸計勢必會跌落，可能帶來引伸計的損壞；試樣的安裝較為復(fù)雜且對試驗員要求過高，不利于推廣。因而，該方法不適應(yīng)于耐火材料常溫斷裂能的測試。圖2ASTMD7313-13中的試樣安裝圖4.2.2ISO25217該標準主要采用雙梁粘接法測試粘接斷裂能，試樣的形狀如圖3所示：1為基體，2為粘接劑。采用電子萬能試驗機對試樣的右側(cè)施加豎直載荷，攝像機采集試樣的變形，進而繪制載荷-位移曲線，最終得到粘接斷裂能。雖然該方法的測試對象為粘接試樣，不適合于基體的測量，但為耐火材料變形的測量方式提供參考，視頻法測量變形可納入本項目參考依據(jù)之一。然而，耐火材料試樣加載過程中的變形量極小，難以達到滿足要求的精度，且對試驗員的要求較高，試驗數(shù)據(jù)的后處理極為復(fù)雜，標準編制組放棄借鑒該測試方法。圖3ISO25217中的試樣4.2.3ISO11706-2012《Carbonaceousmaterialsfortheproductionofaluminium-Prebakedanodes-Determinationofthefractureenergy》和YS/T63.27-2015《鋁用炭素材料檢測方法第27部分：預(yù)焙陽極斷裂能量的測定》該標準采用三點彎曲法對鋁電解槽用預(yù)焙陽極炭素材料的斷裂能進行測試，直徑50mm的圓棒狀試樣中間預(yù)制有兩條2mm寬度的裂紋引導(dǎo)槽，通過對加載過程中載荷-位移曲線的記錄來計算出斷裂能。若將該方法引用到耐火材料斷裂能測試中，存在如下一些問題：（1）長度130mm的圓柱形試樣鉆取難度較大，對制樣設(shè)備和人員的要求較高；（2）兩條裂紋引導(dǎo)槽的切制難度很大，需要用到數(shù)控切割機才能保證相應(yīng)的精度，會大大增加檢測成本和標準的推廣；（3）圓棒狀試樣在支撐座上容易滾動，難以對其進行固定；（4）耐火材料與炭素材料的典型區(qū)別為骨料、基質(zhì)和氣孔的分布隨機性更大，而該標準涉及的試樣的斷裂截面積較小，會帶來結(jié)果離散型較大，不利于結(jié)果的評價。鑒于上述原因，該方法標準也不適用于耐火材料斷裂能的測試。圖4ISO11706-2012中的試樣及其安裝圖4.2.4EN14158-2004《Naturalstonetestmethods-Determinationofruptureenergy》，適用于石材斷裂能測試。該方法標準采用落球法對200mm×200mm×30mm的石材試樣進行測試，將引起石材斷裂的鋼球重力勢能作為石材的斷裂能。一方面，試樣的尺寸過大而不適合于耐火材料；另一方面，測試原理與耐火材料實際服役工況不符。因而，標準編制組放棄借鑒該方法。目前，耐火材料斷裂能的測試方法在文獻中有報道，基本采用楔形劈裂法來進行測試，但尚未能形成標準。項目組通過相關(guān)標準和文獻的調(diào)研，最終確立標準研制的思路：（1）為保證準靜態(tài)的斷裂過程，試樣的斷裂面應(yīng)足夠大。而根據(jù)耐火材料檢測的經(jīng)驗來說，通常以標型磚為其最大尺寸，即230mm×114mm×65mm（75mm）。為便于試驗，試樣的最大外形尺寸不應(yīng)超過標型磚的尺寸的一半。（2）由于斷裂能的測試結(jié)果與斷裂面有關(guān)，這就需要在試樣上制備出裂紋引導(dǎo)槽和薄弱區(qū)，從而引導(dǎo)裂紋沿著固定路徑進行擴展，進而得到裂紋擴展面的面積；（3）加載速率確定采用壓向模式對試樣進行加載，避免拉向加載過程中同軸問題。4.3標準制定內(nèi)容4.3.1適用范圍工業(yè)窯爐爐襯結(jié)構(gòu)一般分為工作層、永久層和隔熱層，應(yīng)力載荷主要分布在工作層和永久層，而這部分所使用的材料均為致密耐火材料，因而將本標準的適用范圍設(shè)置為致密耐火材料。4.3.2試樣形狀試樣形狀尺寸如圖5所示。（1）外形尺寸試樣的高度H=100mm±1mm。若待測樣品為標準磚，則試樣的寬度W和厚度T為標準轉(zhuǎn)的寬度和厚度；若待測樣品為非標準磚，則試樣的寬度W=100mm~110mm，試樣的厚度T=60~65mm。（2）夾具安裝槽寬度W0=24mm±1mm，深度D0=22mm±1mm，深度D1=12mm±1mm。（3）裂紋引導(dǎo)槽寬度W2=3mm~5mm，亦可為金剛石鋸片的厚度，深度D2=4mm~5mm。（4）試樣斷裂面試樣斷裂面的寬度a=T-2D2，高度b=H-D0-D1。W-試樣的寬度，T-試樣的厚度，H-試樣的高度，W0-夾具安裝槽的寬度，D0-夾具安裝槽的深度，D1-夾具安裝槽的深度，W2-裂紋引導(dǎo)槽的寬度，D2-裂紋引導(dǎo)槽的深度，a-斷裂面的寬度，b-斷裂面的高度圖5斷裂能測試用試樣的形狀尺寸4.3.2夾具形狀夾具的作用是將豎向載荷轉(zhuǎn)換成橫向載荷并施加在試樣上，因而需要設(shè)置帶有一定角度的楔塊來實現(xiàn)，為了減小載荷傳遞過程中的耗散，采用滾動摩擦的方式進行傳遞。夾具共分為3種：楔塊、加載塊和加載引導(dǎo)棒，其形狀尺寸如圖6~8所示，安裝有夾具的試樣如圖9所示。加載塊將豎向載荷轉(zhuǎn)化為垂直于其側(cè)面的載荷；進而沿圓棒直徑方向傳遞給楔塊；楔塊將傳遞過來的載荷分解為水平載荷和豎直載荷，分解后的水平載荷直接作用于試樣，將試樣從中間撕開。圖6楔塊的形狀尺寸圖7加載塊的形狀尺寸圖8加載引導(dǎo)棒的形狀尺寸圖9試樣及夾具安裝3D圖載荷傳遞過程中，加載引導(dǎo)棒和加載塊及楔塊的接觸方式為線接觸，若加載引導(dǎo)棒受到的載荷FC過大，若超過加載引導(dǎo)棒、加載塊和楔塊的屈服強度，則可能會導(dǎo)致加載引導(dǎo)棒的失圓或加載塊和楔塊表面的凹陷，帶來摩擦阻力的增加，進而帶來水平載荷的轉(zhuǎn)換誤差急劇增加。因而，應(yīng)盡可能減小加載引導(dǎo)棒受到的載荷來保證測試精度。對加載引導(dǎo)棒進行受力分析，其受到的載荷大小為FC=α×Fv，系數(shù)α=1/sin(θ/2)，系數(shù)α與θ的關(guān)系曲線如圖10所示。隨著θ的增加，加載引導(dǎo)棒受到的載荷FC先快速減小且減小速率逐漸變緩。因而，若要降低加載引導(dǎo)棒所承受的載荷，就需要增大θ角度；而θ＞8°區(qū)間內(nèi)，α的減小幅度不明顯。圖10圓棒受到的載荷系數(shù)α與加載塊角度θ關(guān)系曲線在載荷轉(zhuǎn)化過程中，橫向載荷FH1和豎向載荷Fv存在Fv=FH1/β的關(guān)系，其中系數(shù)β=1/(2tan(θ/2))，β和θ的關(guān)系曲線如圖11所示：β隨著θ增加而先快速減小，后慢速減小，最終趨于水平。大部分電子萬能試驗機的試驗力測量起始點為0.4%，因而需要盡可能減小β，即增大θ角度，從而增加Fv來滿足試驗機測量的準確性。然而，θ＞8°區(qū)間內(nèi)，β的減小幅度不明顯。圖11橫縱向載荷轉(zhuǎn)換系數(shù)β與加載塊角度θ關(guān)系曲線在斷裂能測試過程中，豎直位移dV和橫向位移dH也存在一定的關(guān)系，即dV=dH/γ，系數(shù)γ=2tan(θ/2)。項目組通過試驗發(fā)現(xiàn)橫向位移不超過1mm，假設(shè)dH（max）=1mm，得到dV（max）與θ關(guān)系如圖12所示。dV（max）為加載塊下降的極限距離，由試樣的形狀尺寸得知此安全距離約為7.5mm，結(jié)合圖可以將θ設(shè)置為≥8°。然而，θ＞8°區(qū)間內(nèi)，γ的減小幅度不明顯。圖12橫向最大位移為1mm時，縱向最大位移系數(shù)γ與加載塊角度θ關(guān)系曲線從夾具的安裝角度來看，增大θ會帶來壓塊加載時容易失穩(wěn)，且θ越大，穩(wěn)定性越差。為保證壓塊便于安裝和測試過程中的穩(wěn)定性，又需要盡可能減小θ。結(jié)合本部分的分析，θ＞8°可較好地滿足測試要求，但θ＞8°區(qū)間內(nèi)對測試效果的提升不大，而夾具安裝又需要較小的θ角度，因而將θ設(shè)置為8°±0.5°。4.3.3加載速率文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)：加載速率越大，外力使材料發(fā)生破壞所需做功就越多；但要獲得穩(wěn)定的裂紋擴展，加載速率應(yīng)降低；而加載速率的降低又會帶來測試效率的降低，難以適應(yīng)檢驗檢測的需求。加載速率越大，對設(shè)備的采集頻率要求較高，否則會丟失一些特征采集點，影響到斷裂能的計算；對試樣的加載模式有應(yīng)力模式和位移模式，若采用應(yīng)力模式，位移將不會均勻變化，裂紋顯然不能均勻穩(wěn)定地擴展，采用位移模式較為合適，ASTMD7313采用1mm/min的加載速率，項目組將加載速率設(shè)置為0.5mm/min來獲得穩(wěn)定的裂紋擴展和載荷-位移曲線。4.3.4位移測量雖大部分試驗機都帶有位移的測量和記錄功能，但并不能代表壓頭的位移；另外，由于力的逐級傳遞過程中也存在各種原因造成的間隙，會影響試樣變形的測量。因而，需要設(shè)置兩支位移傳感器來對橫向位移進行直接測量和采集，而不采用試驗機位移來進行轉(zhuǎn)換得到。位移傳感器的精度應(yīng)不低于0.001mm。4.3.5試驗步驟（1）試樣制備定形耐火制品按GB/T10325從樣品上制取如圖5所示的試樣。有裂紋或明顯缺陷的試樣要作記錄并廢棄不用。不定形耐火材料按GB/T4513.5成型制備出圖5所示試樣，養(yǎng)護、烘干和焙燒按GB/T4513.5相關(guān)規(guī)定進行。將制備好的試樣置于干燥箱中于110℃±5℃下干燥至恒重，而后冷卻至室溫，試驗前應(yīng)防潮。（2）試樣測量用游標卡尺測量截面的寬度和高度，精確至0.1mm。（3）試樣安裝將試樣（2）、加載塊（5）、楔塊（3）、圓棒（4）、底座（1）和位移傳感器（6）按圖13和圖14安裝在壓力機下壓板上，斷裂能測試現(xiàn)場如圖15所示。壓力機的壓頭為弧面，曲率半徑為5mm~10mm且與加載塊線接觸來對其施加載荷。啟動壓力機，對試樣施加20N±5N的載荷。1-底座、2-試樣、3-楔塊、4-圓棒、5-加載塊、6-位移傳感器圖13耐火材料斷裂能測試安裝3D圖圖14耐火材料斷裂能測試安裝3D圖圖15耐火材料斷裂能測試現(xiàn)場圖4.3.6結(jié)果計算試樣的斷裂能Gf按公式（1）計算，其中橫向載荷按照公式（2）計算，對比多種耐火材料的斷裂能測試結(jié)果，均大于100，因而保留1位小數(shù)即可，結(jié)果按GB/T8170進行修約。GfFH式中：Gf：斷裂能，J/m2；a：截面寬度，mm；b：截面高度，mm；δH：加載過程中，兩位移傳感器測得的位移之和，mm；δH,max：載荷為最大載荷的15%時，兩位移傳感器測得的位移之和，mm；FH：橫向載荷，N；FV：豎向載荷，N；θ：加載塊夾角。五、主要試驗結(jié)果分析采用MTS電子萬能試驗機（E43.05）對試樣進行施加載荷，其載荷量程為5kN，精度為0.5級。采用海德漢位移傳感器（MT1200）對裂開過程位移的測量，量程為12mm，精度為0.2um。實驗室開發(fā)的耐火材料斷裂能測試軟件進行采集和分析，軟件界面如圖16所示。圖16耐火材料斷裂能測試軟件界面5.1高鋁磚選取1塊標型高鋁磚，尺寸為230mm×114mm×65mm，從長度方向的中部切開制備出2個試樣，記為GL1和GL2。對其進行常溫斷裂能得測試，得到得橫向載荷和橫向位移關(guān)系得曲線如圖17所示。圖17高鋁磚的橫向載荷-橫向位移曲線對比GL1和GL2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：雖曲線形狀有差異，但最大載荷基本一致，分別為2511N和2539N，且與X軸圍成的面積相差不大，分別為827.91N·mm和724.38N·mm。試樣信息和計算結(jié)果如表1所示：計算得到得斷裂能分別為215.4J/m2和206.4J/m2，平均斷裂能為210.9J/m2，偏差2.1%。表1高鋁磚的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2GL158.1466.122511377827.91215.4210.9GL254.6264.262539381724.38206.45.2鎂鐵尖晶石磚從同一批鎂鐵尖晶石磚中挑選3塊標型磚，每塊標型磚制備出1個試樣，分別記為MF1、MF2和MF3。對其進行常溫斷裂能得測試，得到得橫向載荷和橫向位移關(guān)系得曲線如圖18所示。圖18鎂鐵尖晶石磚的橫向載荷-橫向位移曲線對比MF1、MF2和MF3的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：雖曲線峰值載荷大小明顯不同，分別為1817N、2452N和2225N，但與X軸圍成的面積相差不大，分別為630.55N·mm、630.64N·mm和634.75N·mm。試樣信息和計算結(jié)果如表2所示：計算得到得斷裂能分別為171.0J/m2、169.4J/m2和171.3J/m2，平均斷裂能為170.6J/m2，偏差0.4%。表2鎂鐵尖晶石磚的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2MF155.8666.021817273630.55171.0170.6MF256.1266.322452368630.64169.4MF356.2465.882225334634.75171.35.3鎂鋁尖晶石磚選取3塊標型鎂鋁尖晶石磚，尺寸為230mm×114mm×65mm，從長度方向的中部切開并按圖5的要求制備出3個試樣，記為MA1、MA2和MA3。對其進行常溫斷裂能得測試，得到得橫向載荷和橫向位移關(guān)系得曲線如圖19所示。圖19鎂鋁尖晶石磚的橫向載荷-橫向位移曲線對比MA1、MA2和MA3的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：均呈左偏型正態(tài)分布且相似度極高；曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為341.70N·mm、331.69N·mm和366.74N·mm；最大載荷基本一致，約為1314N、1217N和1359N。試樣信息和計算結(jié)果如表3所示：計算得到得斷裂能分別為92.1J/m2、89.9J/m2和98.3J/m2，平均斷裂能為93.4J/m2，偏差3.5%。表3鎂鋁尖晶石磚的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2MA156.1266.121314197341.7092.193.4MA255.8866.061217183331.6989.9MA356.2466.321359204366.7498.35.4鎂鉻磚選取4種標型鎂鉻磚，記為MC1~4；每種鎂鉻磚挑選1塊并制備2個待測試樣，分別記為MC1-1、MC1-2、MC2-1、MC2-2、MC3-1、MC3-2、MC4-1和MC4-2。對8個待測試樣進行常溫斷裂能測試，得到得橫向載荷和橫向位移關(guān)系得曲線如圖20~圖23所示，計算得到的常溫斷裂能結(jié)果如表4所示。圖20鎂鉻磚（MC1）的橫向載荷-橫向位移曲線對比MC1-1和MC1-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：曲線的最大載荷分別為7889N和7359N，且與X軸圍成的面積相差不大，分別為793.24N·mm和775.21N·mm，計算得到得斷裂能分別為214.7J/m2和207.4J/m2，平均斷裂能為211.0J/m2，偏差2.2%。圖21鎂鉻磚（MC2）的橫向載荷-橫向位移曲線對比MC2-1和MC2-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：曲線的最大載荷分別為8078N和8361N，且與X軸圍成的面積相差不大，分別為873.36N·mm和847.04N·mm，計算得到得斷裂能分別為235.7J/m2和227.6J/m2，平均斷裂能為231.6J/m2，偏差2.9%。圖22鎂鉻磚（MC3）的橫向載荷-橫向位移曲線對比MC3-1和MC3-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：曲線的最大載荷分別為6531N和6438N，且與X軸圍成的面積相差不大，分別為811.48N·mm和806.05N·mm，計算得到得斷裂能分別為216.9J/m2和222.0J/m2，平均斷裂能為219.5J/m2，偏差2.7%。圖23鎂鉻磚（MC4）的橫向載荷-橫向位移曲線對比MC4-1和MC4-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：曲線的最大載荷分別為6531N和6438N，且與X軸圍成的面積相差不大，分別為1789.66N·mm和1692.65N·mm，計算得到得斷裂能分別為216.9J/m2和222.0J/m2，平均斷裂能為219.5J/m2，偏差3.3%。表4鎂鉻磚的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2MC1-155.8266.1878891183793.24214.7211.0MC1-256.3266.3873591104775.21207.4MC2-156.0466.1280781212873.36235.7231.6MC2-256.2466.1883611254847.04227.6MC3-156.3266.426531980811.48216.9219.5MC3-255.3265.646438966806.05222.0MC4-155.1666.3675641135847.45231.52228.86MC4-256.4865.466595989836.29226.205.5含碳耐火材料選取三種碳磚進行斷裂能檢測，每種碳磚制備2個試樣，共計6個試樣，分別記為T1-1、T1-2、T2-1、T2-2、T3-1和T3-2，得到的橫向載荷和橫向位移曲線如圖24-圖26所示，計算得到的常溫斷裂能結(jié)果如表5所示。圖24炭磚（T1）的橫向載荷-橫向位移曲線對比T1-1和T1-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：近似正態(tài)分布，曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為928.62N·mm和949.82N·mm，最大載荷基本一致，分別為3306N和3247N，計算得到得斷裂能分別為251.9J/m2和256.3J/m2，平均斷裂能為254.1J/m2，偏差2.2%。圖25炭磚（T2）的橫向載荷-橫向位移曲線對比T2-1和T2-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：近似正態(tài)分布，曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為1149.87N·mm和1168.76N·mm，最大載荷基本一致，約為2875N和2684N，計算得到得斷裂能分別為310.0J/m2和314.3J/m2，平均斷裂能為312.2J/m2，偏差2.1%。圖26炭磚（T3）的橫向載荷-橫向位移曲線對比T3-1和T3-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：近似正態(tài)分布，曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為1577.03N·mm和1502.86N·mm，最大載荷基本一致，約為4942N和4758N，計算得到得斷裂能分別為423.8J/m2和404.3J/m2，平均斷裂能為414.0J/m2，偏差2.4%。表5炭磚的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2T1-155.8466.023306496928.62251.9254.1T1-255.8866.323247487949.82256.3T2-156.1866.0228754311149.87310.0312.2T2-256.0466.3626844031168.76314.3T3-156.2866.1249427411577.03423.8414.0T3-256.1266.2447587141502.86404.35.6碳化硅澆注料選取2種兩種碳化硅澆注料，每種按要求制備成2個試樣，共計4個試樣，分別記為SiC-1-1、SiC-1-2、SiC-2-1和SiC-2-2，對其進行斷裂能檢測，得到的橫向載荷和橫向位移曲線如圖27和圖28所示，計算得到的常溫斷裂能結(jié)果如表6所示。圖27碳化硅澆注料（SiC-1）的橫向載荷-橫向位移曲線對比SiC-1-1和SiC-1-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：呈左偏型正態(tài)分布，曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為1020.90N·mm和1058.76N·mm，最大載荷基本一致，最大載荷基本一致，約為2391N和2515N，計算得到得斷裂能分別為274.6J/m2和282.6J/m2，平均斷裂能為278.6J/m2，偏差4.0%。圖28碳化硅澆注料（SiC-2）的橫向載荷-橫向位移曲線對比SiC-2-1和SiC-2-2的載荷-位移曲線發(fā)現(xiàn)：呈左偏型正態(tài)分布，曲線與X軸圍成的面積相差不大，分別為555.26N·mm和540.30N·mm，最大載荷基本一致，約為2265N和2074N，計算得到得斷裂能分別為149.3J/m2和146.0J/m2，平均斷裂能為147.7J/m2，偏差1.1%。表6碳化硅澆注料的試樣信息和計算結(jié)果表試樣編號截面尺寸曲線分析斷裂能寬度高度Fmax0.15Fmax面積單值平均值mmmmNNN·mmJ/m2J/m2SiC-1-156.3266.02239135910