隨著高溫技術的發展，耐火材料的新技術、新產品、新性能，新的制造和施工方法層出不窮。有些傳統的性能檢測方法難以滿足新的需要，有必要改進其局限性，改進或增加新的檢測方法，增加性能檢測項目，并在生產過程中建立與之相適應的質量控制手段。本文列舉目前耐火材料性能檢測與實際需求不相適應的一些表現，推介近年來國內外為減少這些不適應性所做的努力及由需求促成的一些新檢測方法和標準。
現存檢測方法和性能指標的不適應性
現存的一些耐火材料性能檢測方法，就其適應性而言，主要存在以下5方面的不足：①實驗室檢測條件與實際使用條件不一致；②性能檢測多在無約束條件下進行，而實際中材料會受到各種應力，且不同區域所受應力不同，造成了檢測結果與耐火材料的使用性能不對應；③時效的影響沒有充分考慮；④多破壞因素的協同作用未充分體現；⑤理化指標范圍規定得不合理。下面以典型的兩個實例加以論述。
1.實驗室檢測條件與實際使用條件不一致
?、倏篃嵴鹦詸z測方法。耐火材料抗熱震性的檢測方法有多種，如水冷或空冷后觀察開裂程度法、水冷或空冷后測殘余強度法、臨界溫差法、X-射線透射法和超聲波法等。這些方法共性的不足，就是檢測條件與耐火材料實際所受熱震條件有較大差異?？篃嵴鹦詼y試條件與實際條件的差異主要體現在冷卻條件上。首先，實際使用條件下的冷卻強度不可能達到檢測方法（如水冷）冷卻強度。在此不妨用一個不盡恰當的比喻：如果我們用初中生的考試卷來考小學生，應考者可能都考不及格，但還是有差別的?？赡苡?0分的不及格，有30分的不及格，因為我們選用的考試卷（評價方法）不合理，所以區分不出高低。其次，熱震溫度通常選擇 1000℃或1100℃，模擬的是耐火材料在實際使用中熱震的溫度差值，而非真實高低溫度的變化。②抗渣性檢測方法。耐火材料的抗渣性是其重要的高溫性能。耐火材料被熔渣的侵蝕是其與熔渣發生化學反應的過程。影響化學反應進程的擴散、濃度、溫度、黏度等因素，同樣影響耐火材料的侵蝕過程。常見的耐火材料抗渣性檢測方法有坩堝法、靜態浸漬法、回轉抗渣法、感應爐法等。對感應爐法和回轉抗渣法，可多次加渣，消除了熔渣濃度引起的偏差，且二者屬于動態抗渣法，即在一定程度上可模擬熔渣或金屬熔液對耐火材料的沖刷作用。但在具體操作中，試樣內部的溫度及應力情況與實際情形仍然相差甚遠，基本都是在空氣中進行，不控制氣氛，氧的分壓較高，對含有金屬、炭素及非氧化物的耐火材料，會加速其氧化。這些因素，造成檢測手段與實際情況存在不適應性。如何改進檢測方法，盡可能減少這些不適應性，值得探討和實踐。
2.無約束與有約束條件的不一致
耐火材料的許多性能在實驗室條件下測試時，往往是沒有外力約束的，如耐火度、熱膨脹、加熱永久線變化、熱態抗折強度、水冷或空冷法測熱震穩定性等等。而在實際使用中，耐火材料并不處在自由狀態，會受到來自襯體自重和其他機械應力的約束，使它們的性能與無約束情況下有所不同。而目前的設計、性能指標確定和測試，對外應力的影響考慮不足，耐火材料在有約束和無約束條件下的性能是有差異的，例如在有荷重條件下，熱膨脹量通常要小于自由膨脹量。國外較重視有約束條件下的性能測試，如美國早已有ASTMC832-00標準，規定了檢測有荷重條件下耐火材料熱膨脹和蠕變的標準測試方法。我國2008年前一直沒有這類在有約束條件下檢測熱膨脹的標準，最近擬出了GB/T7320-2008標準，其中示差法熱膨脹試驗方法，儀器和方法與荷軟相同，與EN993-19誜 2004標準（致密定型耐火制品試驗方法第十九部分，示差法熱膨脹的測定）接軌了，值得我國耐火材料工作者重視和踐行。
3.時效的影響
有的耐火材料使用壽命是以年、十幾年乃至幾十年來計算的（如有的軋鋼加熱爐、高爐、熱風爐、焦爐等），現行的即使像高溫蠕變長達50小時的測試，也不足以反映長時間后的行為。典型的例子是有的熱風爐用低蠕變磚，交貨時的荷重軟化溫度、抗蠕變性指標是優良的，但使用不長時間（如2～3年）后，則嚴重變形甚至釀成塌爐事故，其原因就是沒有考慮磚中雜質隨時間延長而產生的破壞作用。相比之下，歐美國家的檢測比較注重時效的影響。如研究熱態抗折強度，有的保溫時間長達24小時；對耐火纖維制品加熱線變化的考察，有的長達500小時。耐火材料的疲勞問題和使用環境介質的時效影響不容忽視，目前尚缺乏測試和評價方法。
4.多因素的共同破壞作用
耐火材料在實際使用中往往受到多因素的共同破壞。目前在研究和測試中，往往是針對某個性能而開展的，很難同時考察多因素的共同作用。這與耐火材料實際研發和應用中，對多種性能要統籌考慮的需要不相適應?？上驳氖?，近年來，國內外在研究和檢測方法上呈現出多因素一體化的趨勢，例如循環流化床鍋爐等用耐火耐磨料在使用溫度下的熱態耐磨性（溫度+耐磨）、熱震+抗渣、應力+熱震、真空+抗渣、變溫+抗蠕變等復合型檢測方法，正在積極發展中。
5.理化指標的不合理性
我國的耐火材料國家或行業標準中，理化指標數值范圍規定有一定的不科學、不合理性。常見的指標數值范圍多是“＞、≥”或“＜、≤”，很少有“～”出現。這會有“越高越好或越低越好”誤導的可能性。一是造成質量功能富裕過多而浪費，二是會降低或削減其他性能。如某種產品燒后的常溫耐壓強度指標標準是＞80MPa，實際使用時60MPa，完全可以滿足使用要求，生產時將指標控制在80～100MPa較為經濟合理。若我們將實際產品指標做到 120MPa，那么高出的20MPa強度質量功能就浪費掉了。試想要提高其強度，材料盡可能地燒結良好，接近致密化，這勢必影響到其抗熱震性，如果該材料在溫度波動不是太大的條件下使用尚可，否則其使用壽命將會受到一定的影響。再如，有時我們從提高耐火材料抗侵蝕性的目的出發，盡可能地提高材料的純度，但高純材料就意味著難以燒結、不夠致密，熔渣易于滲透，增加了產生結構剝落的風險性。
耐火材料的各項性能相互關聯、互相消長，應根據具體的使用工況全面兼顧，“德才兼備”才能達到選材合理。對一定的使用環境，耐火材料的性能指標有個合理的范圍，使經濟性與技術性相互匹配，才能達到提高性價比、提高適宜性的目的。
由新需求促成的新檢測方法和標準
近年來，隨著用戶行業對耐火材料使用要求的不斷提高和耐火材料自身的科技進步，耐火材料新技術、新產品、新性能、新制造方法和新施工方法層出不窮，由此帶來的新檢測方法也層出不窮，僅從近年來新出臺的耐火材料標準和新檢測方法就可窺斑見豹。
耐火材料的不定形化可謂是耐火材料工業技術進步的重要體現，不定形耐火材料在整個耐火材料中所占的比例，已成為衡量耐火材料行業技術發展的重要標志。近年來，不定形耐火材料的比例日本高達65%以上，美國為50%以上，歐洲諸國為50%左右；2008年，我國不定形耐火材料占耐火材料總量的34%，今后還將增長。由于近年來優質、高性能原料包括結合劑的采用、超細粉和分散技術的應用、高效添加劑的引入、粒度分布全范圍的優化、引入某些非氧化物制成氧化物———非氧化物復合的材料、采用新型的先進施工方法及基礎研究的加強等，不定形耐火材料在材質、品種、性能、施工、應用等方面的發展十分活躍，新東西可謂層出不窮。
1.耐火澆注料凝結與硬化行為的測定
耐火澆注料的凝結與硬化行為決定其可工作時間和脫模時間，是涉及施工最基本的性能。然而，目前還沒有該性能公認的檢測標準，習慣的檢測方法為：①靠手感按壓；②采用建材行業水泥凝結時間的測定方法（如維卡儀）；③測流動值隨時間的衰減。
手感按壓法憑經驗和感覺，結果可能因人而異；維卡儀法適宜于漿體，檢測的抽樣可操作性差；流動值隨時間的衰減檢測工作量大、費料多。國外近年來采用測水化放熱或測電導率法表征澆注料的初凝。澆注料中結合物，如水泥、水硬性氧化鋁等，水化反應開始放熱即為初凝的開始，放熱達到最大即為初凝的結束，通過測量熱量的變化判定其可工作時間。澆注料初凝后，離子的遷移會受限，表現為電導率降低，通過測量澆注料電導率的變化，也可判定凝結的發生與否。
2.落球法測澆注料的可泵送性
澆注料、噴射料等不定形耐火材料采用泵送施工，可大幅提高施工效率，降低勞動強度，這已得到公認。迫切需要方便、快捷并可定量地表征它們的可泵送性。目前，評價可泵送性尚無統一標準，而可泵送性并不等同于流動性。落球法的檢測方法如下：在一容器中放置待檢測的料，需保證容器中料的深度大于鋼球直徑的3 倍，自料面上方1m處，將直徑30mm、重量110g的鋼球垂直落下。鋼球落下自接觸料面開始計時，至鋼球完全沉沒入料后停止計時。沉入時間的長短是可泵送性好壞的依據。
3.耐火噴補料制樣方法
不定形耐火材料品種多樣，制樣的代表性建立在制樣方法與施工方法是否致密或近似等效。在傳統的不定形耐火材料制樣中，多采用澆注或模內搗打條樣的方法，這對澆注料、搗打料來說尚具有代表性，而對噴射料、涂抹料則相去甚遠。國外在這方面有改進并已形成相關標準。如噴補料試樣制備方法，國際標準化組織和歐盟2005年提出試行、2008年正式確定了“耐火材料檢測試樣制備-采用氣動-噴嘴混合型噴射方法制備耐火噴補料大樣”標準。
4.澆注料的抗爆裂性檢測
不定形耐火材料在施工時往往加入一定量的液態物質，通常是水在加熱過程中分解成氣體，在制品內部產生一定的壓力，當氣體不能順暢向外逸出時將產生施工體爆裂，尤其是隨著超細粉在澆注料中的廣泛應用，材料的致密度隨之提高，烘烤中的爆裂風險加大。因此，抗爆裂性就成為烘烤性能的重要指標。我國 YB／T4117-2003標準規定的“致密耐火澆注料抗爆裂性試驗方法”，采用的是耐火澆注料脫模后的坯體試樣突然受熱法。此法有點近似熱震法，檢測的是試樣突然受到多高的溫度會產生爆裂。其升溫強度大，與實際條件相差大。而國外采用快速升溫法，檢測的是試樣在很快速度下會發生爆裂的狀況，這更接近于實際的烘烤情況。
5.無損探傷測試
傳統的耐火材料性能測試多為破壞性的，以抽樣的破壞程度來反映其余產品的質量好壞。這里面首先存在抽樣代表性的問題，其次也會造成材料的浪費，而且隨著采用大尺寸耐火制品和預制件的增多，破壞性檢測顯然不合適。因而，有必要發展無損探傷技術，在不破壞材料本身的前提下，探測出制品組織結構是否均勻、是否存在隱形的裂紋和夾雜缺陷，國外在這方面已有成功的做法。目前，使用較多的無損探傷技術主要采用測定聲波傳播速率的方法，若所測材料內部存在裂紋和夾雜缺陷，則聲波通過此區域的速率將有所改變，此裝置簡單、實用，使用方便。
6.劈裂法測耐火材料的韌性
與金屬材料相比，耐火材料屬于脆性材料。在許多情況下，人們希望耐火材料的脆性小一些，而韌性大一些，這樣材料就會表現得“結實”一些，不易發生脆性破壞。具體舉例來說，決定水泥回轉窯耐火襯里使用效果的一個重要性能，就是所用耐火材料的“柔韌性”。因為，回轉窯在熱態不斷旋轉的過程中，筒體會出現交變應力，柔韌性不夠的材料容易脆裂損毀。目前，對大多耐火材料工作者而言，“韌性”這個性能似乎只是一種經驗感覺，對韌性該如何表征呢？奧地利里歐本大學陶瓷材料研究中心發明了一種耐火材料韌性的抗劈裂檢測方法，既可在冷態下檢測，也可在熱態下檢測。
結語
對耐火材料性能的表征是人們對材料本質認識逐漸深化的需要，檢測的科學性和先進性影響著人們的認識水平。正是已有檢測方法與實際需求的不適應，促成了諸多新檢測思路和方法的誕生。不適應性在所難免，是客觀存在的，重要的是我們如何盡可能地減少乃至消除種種不適應性。針對本文論及的種種耐火材料性能檢測的不適應性，耐火材料工作者尤其是從事耐火材料質量監督與檢測及標準化工作的部門和人員，應積極地了解和學習國外先進之處，結合我國工作實際，注重檢測方法和評價體系的改進和創新。對現有檢測方法的不足，注重檢測條件，盡可能地接近和模擬現實，在應力場、溫度場、氣氛、多元因素復合等方面多多開展模擬試驗。對耐火材料新技術和新產品，要積極開展配套的性能檢測和評價體系的建立和完善，要體現我國的特色和獨創性。
在環保意識空前強化的今天，對耐火材料在生產和使用環節的環境友好性提出了新要求，應有實施的具體措施，制定相關的標準，如增加有關耐火材料排出有害揮發物數量的性能指標（增加含ZrO2耐火材料的放射量指標、含鉻耐火材料中Cr+6含量的限制指標、不可降解的陶瓷纖維用量指標等），以推進“綠色”耐火材料的發展。
標簽： 耐火材料
