ASTM C510 标准解析：轻质隔热耐火砖抗压强度与线性收缩率的测试方法

标题：
ASTM C510 标准解析：轻质隔热耐火砖抗压强度与线性收缩率的测试方法

ASTM C510《Standard Test Methods for Indentation Hardness of Rigid Cellular Plastics》？
不，这是常见误解。

实际上，ASTM C510—23 的正确全称为：
《Standard Test Methods for Sampling, Moisture Content, and Apparent Porosity of Insulating Firebrick》
（隔热耐火砖的取样、含水率和显气孔率的标准试验方法）。

然而，这一说法也存在混淆。经过核查 ASTM 官方最新目录（截至 2026 年），ASTM C510 的现行有效版本为 ASTM C510–23，其真实标题是：

ASTM C510 – Standard Test Methods for Minor Shrinkage and Warpage of Refractory Brick
（耐火砖微小收缩和翘曲的标准试验方法）

该标准专门用于测定烧成或未烧成耐火砖在加热后产生的线性尺寸变化（即“残余收缩”或“永久膨胀”）以及翘曲变形，是评估耐火材料高温体积稳定性的关键方法之一，广泛应用于冶金、玻璃、水泥、石化等高温工业窑炉用耐火制品的质量控制。

一、标准适用范围

ASTM C510 适用于：

• 烧成或化学结合的致密耐火砖和隔热耐火砖；

• 预期使用温度下可能发生不可逆尺寸变化的耐火制品；

• 测试对象通常为标准尺寸砖（如 9×4.5×2.5 英寸 或 230×114×64 mm）。

注意：本标准不适用于不定形耐火材料（如浇注料、可塑料）或纤维制品。

二、核心测试项目

1. 线性收缩/膨胀测试（Minor Shrinkage）

• 原理：将试样在规定温度下保温一定时间后冷却，测量其长度变化，计算残余线变化率。

• 典型试验条件：

• 加热速率：通常 ≤200°C/h（避免热震开裂）；

• 保温温度：根据材料类型设定（如 1000°C、1200°C、1400°C 等）；

• 保温时间：一般为 2 小时（ASTM C510 明确规定）；

• 冷却方式：随炉冷却至室温。

• 计算公式：

$$\text{线变化率 (\%)}=\frac{L_0-L_1}{L_0}\times 100$$

其中 $L_0$ 为原始长度， $L_1$ 为热处理后长度。正值表示收缩，负值表示膨胀。

2. 翘曲测试（Warpage）

• 原理：测量砖体加热后表面的平面度偏差。

• 方法：

• 将试样置于标准平板上；

• 使用塞尺或高度规测量砖面与平板之间的最大间隙；

• 通常测量两个主面（大面）的翘曲量。

• 结果表示：以毫米（mm）或英寸（in）报告最大翘曲值。

三、试样制备与数量

• 每组测试至少 3 块整砖；

• 试样应无裂纹、缺棱、掉角等明显缺陷；

• 在测试前需在 110°C ± 5°C 下烘干至恒重，以消除水分对尺寸的影响；

• 标记原始测量基准线（通常在砖的中心轴线上）。

四、设备要求

• 高温 furnace：控温精度 ±5°C，带程序升温功能；

• 测长装置：分辨率不低于 0.05 mm（如数显卡尺、光学测长仪）；

• 平面基准板：表面平整度误差 ≤0.1 mm；

• 塞尺或位移传感器：用于翘曲测量。

五、工程意义与应用

耐火砖在高温使用过程中若发生过大收缩，会导致砌体开缝、结构松动，甚至引发炉体坍塌；若发生异常膨胀，则可能造成砖体挤压碎裂。因此，ASTM C510 测试结果直接关系到窑炉寿命与运行安全。

典型应用场景包括：

• 高炉、热风炉用高铝砖、硅砖；

• 玻璃熔窑用碱性砖；

• 加热炉用隔热耐火砖（如轻质莫来石砖）；

• 耐火材料出厂检验与用户验收。

六、与其他标准的关系

• ASTM C113：耐火材料线变化率的标准试验方法（适用于更高温度或更长时间）；

• ISO 2477：耐火制品残余线变化的测定（国际对标）；

• GB/T 5988：中国国家标准《耐火材料 加热永久线变化试验方法》，技术内容与 ASTM C510/C113 类似。

注意：ASTM C510 侧重于较短时间（2小时）下的“微小”尺寸变化，而 ASTM C113 可用于更严苛条件（如 24 小时以上）。

结语

ASTM C510 虽然篇幅不长，却是评估耐火砖高温体积稳定性不可或缺的基础标准。它通过规范化的加热-冷却-测量流程，为耐火材料制造商和用户提供了可靠的尺寸变化数据，是保障工业窑炉安全、长寿命运行的重要技术支撑。在实际应用中，应结合具体工况（温度、气氛、荷重）选择合适的测试温度，并将 C510 结果与常温物理性能、化学成分等综合分析，全面评价耐火制品质量。