Министерство образования и молодежной политики
Свердловской области
ГАПОУ СО «Богдановичский политехникум»

Структура и свойства ТНиСМиИ
Методические указания и контрольные задания для студентов –
заочников образовательных учреждений среднего профессионального
образования по специальности 18.02.05
«Производство тугоплавких неметаллических и силикатных
материалов и изделий»

2021

Утверждено
методическим советом
ГАПОУ СО «БПТ»
Протокол № 2
от «08» ноября 2021 г.

Составитель:
Озорнина И.А., преподаватель специальных дисциплин ГАПОУ СО «БПТ»
высшей квалификационной категории.

Методические указания составлены для студентов-заочников средних
профессиональных образовательных учреждений специальности 18.02.05
«Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и
изделий». Цель данной работы – помочь будущим специалистам сформировать
знания в области структуры и свойств тугоплавких неметаллических и
силикатных материалов и изделий и закрепить навыки (профессиональные
компетенции) по практическому определению их структуры и свойств.

2

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРАГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 Тематический план
2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Структура изделий и материалов.
2.2. Сопротивляемость действию высокой температуры.
2.3. Механические свойства.
2.4. Термомеханические свойства.
2.5. Теплофизические и электрофизические свойства.
2.6. Химическая стойкость.
2.7. Оптические и эстетические свойства.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

3

4
5
5
6
6
7
8
9
10
12
13
14
15
17
24

ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина ОП.14 «Структура и свойства ТНиСМиИ» является
общепрофессиональной профессионального цикла вариативной части основной
профессиональной образовательной программы по специальности 18.02.05
«Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и
изделий» базовой подготовки.
Главной задачей дисциплины является изучение структуры и общих свойств
тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий. В
методическом пособии даются рекомендации по изучению структуры изделий,
сопротивляемости материалов действию высокой температуры, механических и
термомеханических свойств, теплофизических и электрофизических свойств,
химической стойкости, оптических и эстетических свойств.
Методические рекомендации по каждой теме заканчиваются вопросами для
самоконтроля.
Знания, полученные студентами при изучении данной учебной дисциплины,
являются базовыми для освоения дисциплин, изучающих технологические
процессы производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и
изделий, профессиональных модулей ПМ 01, ПМ 02, а также при выполнении
курсового проекта и дипломного проекта.
В целях более качественной подготовки студентов программой
предусматривается проведение практических работ по расчету основных
показателей физико-механических свойств изделий и материалов, а так же
проведения лабораторной работы по определению структурных составляющих
образца готового изделия. Лабораторные исследования, предложенные данным
пособием, соответствуют реально проводимым на существующих производствах.
В результате обучающийся приобретает практический опыт за счет
формирования
профессиональных
умений:
работать
с
контрольноизмерительными приборами, работать с нормативной документацией, оформлять
технологическую документацию, работать с лабораторным оборудованием,
проводить необходимые технологические расчеты.
При изучении дисциплины предусмотрено выполнение контрольной
работы.
Форма промежуточной аттестации: экзамен. Экзаменационный билет
содержит два теоретических вопроса (приложение В) и одну задачу. Экзамен
проводится в устной форме (собеседование с экзаменатором).
Цели аттестации: оценить результаты освоения учебной дисциплины ОП 14
Структура и свойства ТНиСМиИ и определить готовность перехода к освоению
профессиональных модулей ПМ 01 Хранение и подготовка сырья, ПМ 03 Ведение
технологического процесса.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:
- анализировать зависимость между структурой и составом изделия или
материала и формируемыми ими свойствами готовой продукции;

4

- определять свойства изделий и материалов лабораторными
исследованиями;
- пользоваться нормативно-справочной литературой для описания свойств
материала;
- выполнять расчеты показателей основных свойств ТНиСМиИ.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:
- классификацию структур изделий и материалов;
- строение и свойства ТНиСМиИ, методы их исследования;
- закономерности между структурой и свойствами ТНиСМиИ;
- методы определения показателей свойств;
- факторы, влияющие на формирование свойств готовой продукции;
- пути повышения качественных показателей готовой продукции.
обладать профессиональными и общими компетенциями, включающими
в себя способность:
ПК 1.3 Осуществлять контроль качества сырья производства тугоплавких
неметаллических и силикатных материалов и изделий.
ПК 3.2 Осуществлять контроль качества полупродуктов и готовой
продукции.
ПК 5.2 Подготовка контрольно-измерительного оборудования и контроль
количества и качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей
профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и
нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и
личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в
профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного
развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение
квалификации.

5

1 ПРАГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 Тематический план
Вид учебной работы
Максимальная учебная нагрузка (всего)
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
лабораторные занятия
практические занятия
дифференцированный зачет
курсовая работа (проект)
контрольная работа
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
Итоговая аттестация в форме экзамена

Количество
часов
165
20
4
2
не
предусмотрена
1
145

2 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 2.1 Структура изделий и материалов.
Понятие о макро-микроструктуре. Виды пористости. Водопоглащение.
Методика определения пористости и водопоглащения. Размер пор, их удельная
поверхность. Анизотропия структуры и еѐ формирование. Влияние структуры на
свойства изделий и материалов. Пути совершенствования макро-микроструктуры.
Лабораторная работа. Определение пористости и водопоглащения изделий
и материалов (приложение А).
Методические указания по изучению темы
При изучении темы необходимо отличать зернистую, монолитную,
ячеистую, волокнистую, слоистую структуры различных изделий и материалов.
Влияние закрытой и открытой пористости по-разному сказывается на показателях
свойств изделий. Зная методику определения пористости и водопоглащения,
можно определить качество готовой продукции, например, сделать заключение о
степени спекаемости изделий. Структура изделий зависит от многих
технологических процессов (подбор зернового состава компонентов, способа
прессования, давления при прессовании, температуры обжига и т.д.). Необходимо
ориентироваться в способах совершенствования макро-микроструктуры.
Вопросы для самоконтроля
1.
Какие поры более опасны - открытые или закрытые?
2.
Какие из свойств ухудшаются при увеличении пористости изделий?
3.
От какой пористости служебные свойства изделий в большей степени
ухудшаются?
4.
Какие открытые поры менее опасны?
5.
Какие закрытые поры менее опасны?
6.
Что такое: водопоглащение, общая пористость, кажущаяся
пористость, кажущаяся плотность, истинная плотность?
Тема 2.2 Сопротивляемость действию высокой температуры
Методические указания по изучению темы
При изучении темы необходимо иметь четкое представление о
классификации материалов по сопротивляемости действию высоким
температурам. Иметь понятие о точке плавления и огнеупорности, что такое
огнеупорность. Использование стандартных пироскопов с известной
огнеупорностью позволяет определить огнеупорность материала, из которого
7

изготавливают испытуемые пироскопы. Следует знать, что огнеупорность зависит
от химического состава. Чем больше в материале тугоплавких составляющих
(AI2O3 , SiO2 и т.д.) и меньше легкоплавких (CaO, Na2O, K2O и т.д.)
Вопросы для самоконтроля
1.
Что такое точка плавления и огнеупорность?
2.
Почему введено понятие-огнеупорность?
3.
Что такое пироскоп?
4.
Каков состав стандартного пироскопа?
5.
Какова методика определения огнеупорности?
6.
При каких условиях испытаний огнеупорность
недействительной и испытания следует повторить?
7.
Что означает номер стандартного пироскопа?

считается

Тема 2.3 Механические свойства.
Методические указания по изучению темы
Изучаемая тема тесно связана с темой курса «Физика», «Механическая
прочность». Более подробно необходимо ознакомиться с различными видами
нагрузок (сжатие, удар, изгиб, растяжение, сдвиг, скручивание и т.д.) которые
возникают при службе изделий. Материал разрушается при приложении
предельной нагрузки, а предел прочности характеризует строительную прочность
изделий.
При нагружении изделия происходит их деформация (упругая или
пластическая), которая обратно пропорциональна величине модуля упругости.
Механическая прочность зависит от множества факторов (пористости, размера
зерен, размера пор, влажности, формы и размеров изделия, вида нагрузок и
многих других).
Истираемость. Необходимо знать, когда и чем материал подвергается
истиранию, а так же какими свойствами и структурой он должен обладать, чтобы
противостоять данной нагрузке.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Что такое механическая прочность?
2.
Какие виды напряжений более опасны для изделий?
3.
Какие виды нагрузок менее опасны для изделий?
4.
Какой характер разрушения имеют наши изделия?
5.
Какая структура изделий более прочная на удар зернистая или
монолитная?
6.
Как определяется механическая прочность изделий?
7.
Формула определения предела прочности на сжатие? Единицы
измерения?
8

8.
9.
10.

Что такое истираемость?
От чего зависит степень истираемости изделий?
Формула определения истираемости? Единица измерения?

Тема 2.4 Термомеханические свойства.
Механическая прочность при высокой температуре. Температура начала
деформации под нагрузкой. Методика ее определения. Построение кривых
деформаций, их анализ. Интервал деформации. Пластический и хрупкий характер
разрушения. Факторы, влияющие на величину температуры начала деформации.
Пути повышения механической прочности при высокой температуре.
Термическая стойкость. Появление напряжений в изделиях при резких
колебаниях температуры. Напряжения I и II рода. Теории термостойкости.
Критерий термостойкости. Условия разрушения изделий при резких сменах
температур. Методика определения термостойкости методом теплосмен до
растрескивания и разрушения образца. Факторы, влияющие на величину
термостойкости. Пути повышения термостойкости.
Морозостойкость. Разрушение изделий в условиях непрерывного
замораживания и оттаивания. Методика определения морозостойкости. Факторы,
влияющие на морозостойкость. Пути повышения морозостойкости.
Методические указания по изучению темы.
Температура начала деформации под нагрузкой - свойство характерное для
огнеупорных изделий в службе. При изучении данной темы следует четко знать
условия службы огнеупорных изделий и факторы разрушения. Изучив методику
определения ТНД под нагрузкой необходимо уметь анализировать характер
кривых деформаций изделий (шамотных, периклазовых, динасовых).
Четко представлять какие факторы влияют на величину ТНД под нагрузкой.
Термостойкость также является свойством характерным для огнеупорных
изделий. При резком нагреве или охлаждении в изделии возникают термические
напряжения из-за нагрузок (растяжения, сжатия), которые могут привести к
разрушению. При изучении темы следует четко представлять, от чего зависит
термостойкость тех или иных изделий.
Например, у шамотных термостойкость доходит до 15 теплосмен, а у
динасовых только 1-3. Кроме того, необходимо знать структурную теорию
термостойкости.
Морозостойкость – свойство строительных изделий, «работающих» при
атмосферных условиях. Данное свойство находится в прямой зависимости от
открытой (кажущейся) пористости и размера пор. Следует знать, что не все
открытые поры доступны воде. При замерзании вода в порах расширяется и
происходит постепенное разрушение изделий.

9

Вопросы для самоконтроля.
1.
Какая нагрузка создается для образца изделия при определении его
ТНД?
2.
Причины разрушения (деформации) изделий при повышении
температуры?
3.
Что называется температурой разрушения?
4.
Что такое температурный интервал размягчения?
5.
Для каких изделий при определении ТНД точки «4%» и «40%» могут
отсутствовать? Почему?
6.
При скольких значениях деформации образца (при испытании на
ТНД) фиксируется температура?
7.
Что такое термостойкость?
8.
Причины образования трещин при повышении температуры?
9.
Какие виды термических напряжений возникают в материале при
резком изменении температуры? Их причины?
10. В чем заключается структурная теория термостойкости?
11. Что для керамических изделий более опасно резкий нагрев или резкое
охлаждение? Почему?
12. В чем заключается методика определения термостойкости?
13. Формула критерия термостойкости?
14. Факторы, влияющие на величину термостойкости?
15. Что такое морозостойкость?
16. Как определяется морозостойкость изделий?
17. Какие по размерам поры более опасны?
18. Безопасный размер пор?
Тема 2.5 Теплофизические и электрофизические свойства.
Теплопроводность. Методика ее определения. Влияние анизотропии
структуры и других факторов на теплопроводность. Способы определения
теплопроводности. Влияние теплопроводности на другие свойства изделий.
Линейное расширение при нагревании. Методика определения
коэффициента линейного расширения. Влияние анизотропии структуры и других
факторов на коэффициент линейного расширения. Влияние коэффициента
линейного расширения на другие свойства изделий.
Постоянство объема. Дополнительная усадка и дополнительный рост.
Влияние дополнительной усадки и дополнительного роста на
условия
эксплуатации тепловых агрегатов. Факторы, влияющие на величину
дополнительной усадки и дополнительного роста.
Испаряемость. Испарение материалов при высоких температурах.
Определение испаряемости. Факторы, влияющие на испаряемость. Пути
снижения испаряемости.
Электропроводность. Электропроводность при нормальной и высоких
температурах. Основные показатели диэлектрических свойств: удельное
объемное сопротивление, удельное пробивное напряжение (электрическая
10

прочность). Факторы, влияющие на электропроводность. Практическое
использование диэлектрических свойств. Методика определения диэлектрических
показателей. Диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические потери.
Пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства.
Методические указания по изучению темы.
Изучаемая тема тесно связана с темой курса «Основы термодинамики и
теплотехники». При изучении свойства теплопроводности следует особое
внимание обратить на способы передачи тепла, какова природа передачи тепла.
Студент должен ориентироваться в области факторов, влияющих на
теплопроводность материала, знать методику ее определения.
При нагревании происходит расширение тела, изменение его размеров
характеризуется коэффициентом термического линейного расширения.
Необходимо знать в каких случаях учитывается КТЛР и с какой целью, а так же
факторы, влияющие на величину коэффициента термического линейного
расширения материала.
В связи с неполнотой прохождения процессов спекания при обжиге
(недостаточная температура и время при температуре) для огнеупорных изделий
характерен в процессе службы дополнительный рост или дополнительная усадка.
Необходимо знать, как это сказывается на процессе службы и какие можно
предложить пути по снижению ДУ и ДР.
Испаряемость характерна для огнеупорных изделий при службе в области
высоких температур. Способность материала к испарению зависит от множества
факторов.
По электропроводности ТН и СМ и И при нормальной температуре
являются диэлектриками, но при высоких температурах которые становятся
полупроводниками, а часть изделий проводниками. Следует знать, что является
причиной. Изменения электропроводимости материалов. Характеристикой
электрических свойств керамических изделий обычно считают их сопротивление
прохождению тока по величине удельного объемного сопротивления.
Вопросы для самоконтроля.
1.
Какова формула коэффициента теплопроводности?
2.
Повторить общие сведения о передаче тепла (способы передачи тепла,
фононная проводимость, фотонная проводимость).
3.
Перечислите факторы, влияющие на теплопроводность?
4.
От чего зависит величина КТЛР?
5.
Увеличивается или уменьшается с увеличением температуры
анизотропия линейного расширения?
6.
На какие свойства изделий влияет КТЛР?
7.
Каковы причины ДР и ДУ изделий?
8.
Как снизить ДР и ДУ?
9.
Чем в службе компенсируется ДР и ДУ?
11

10. Как снизить испаряемость изделий?
11. От каких факторов зависит величина испаряемости изделий?
12. Чему равна удельная сопротивляемость проводников, п/проводников
и диэлектриков при обычных условиях?
13. Какие соединения остаются диэлектриками, а какие становятся
полупроводниками и проводниками при повышении температуры?
14. Каковы пути снижения электропроводимости и пути еѐ повышения?
Тема 2.6 Химическая стойкость.
Химический износ (коррозия). Стойкость против действия газов. Факторы,
ускоряющие разрушение газами. Пути повышения стойкости против действия
газов. Стойкость против действия агрессивных жидкостей. Стойкость против
кислот и щелочей. Стойкость против действия грунтовых вод. Факторы,
усиливающие износ агрессивными жидкостями. Пути повышения стойкости
против агрессивных жидкостей. Щелочеустойчивость.
Стойкость против действия расплавов. Особенности эксплуатации изделий
в условиях действия расплавов металлов, шлаков, стекол. Влияние смачиваемости
и других факторов на процесс разрушения. Шлакоустойчивость. Пути повышения
стойкости против действия расплавленных шлаков.
Методические указания при изучении темы.
При изучении данной темы следует опираться на знание курса «Химии»,
т.к. взаимодействия между материалом и агрессивной средой могут происходить
при определенных условиях и описываются химическими реакциями
взаимодействия. Необходимо иметь представление о видах корродиентов
(твердые, газообразные, жидкие) и их разрушающем действии на изделия, т.е.
студент должен знать механизм взаимодействия корродиента с материалом. Не
следует забывать и о физическом разрушении материала (эрозия).
Ориентироваться от каких факторов зависит химическая стойкость изделий.
Особое внимание следует уделить изучению металлоустойчивости,
шлакоустойчивости изделий.
Вопросы для самоконтроля.
1.
2.
среды?
3.
4.
5.
6.

Перечислите виды корродиентов.
Каков механизм разрушения изделий под действием агрессивной
Каковы факторы, влияющие на величину химической стойкости?
Как рассчитать основность шлаков?
Чем ограничена высота пропитки шлаком?
Как подобрать огнеупор, зная характер агрессивной среды?

12

Тема 2.7 Оптические и эстетические свойства.
Прозрачность.
Показатель
преломления.
Дисперсия
света.
Светопропускание. Белизна. Методика определения белизны. Факторы,
влияющие
на
белизну.
Просвечиваемость.
Методика
определения
просвечиваемости. Факторы, влияющие на просвечиваемость.
Методические указания по изучению темы.
Просвечиваемость и белизна – это качественные свойства фарфоровых
изделий. Необходимо знать, почему по просвечиваемости и белизне судят о
качестве фарфора, какие факторы влияют на степень данных свойств и как их
повысить.
Практическая работа. Решение задач по свойствам раздела.
Вопросы для самоконтроля.
1.
2.
3.
Почему?
4.

Что такое степень просвечиваемости?
Что такое белизна?
В какой зависимости находятся белизна и просвечиваемость?
Как увеличить просвечиваемость и белизну фарфоровых изделий?

По окончании изучения данного раздела студент выполняет контрольную
работу (приложение Б). Целью выполнения данной контрольной работы является
закрепление умения расчетным путем определять свойства изделий и проверка
этих умений.

13

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Печатные издания
1.
Земляной К.Г., Кащеев И.Д. Производство огнеупоров: Учебное
пособие / К.Г.Земляной, И.Д. Кащеев, - СПб.: Издательство «Лань», 2022. – 342с.
– ISBN 978-5-507-45001-5. Форма доступа: www.e.lanbook.com. ЭБС ЛАНЬ –
Текст: электронный.
2.
Кащеев И.Д., Земляной К.Г. Производство огнеупоров: Учебное
пособие / И.Д. Кащеев, К.Г.Земляной - СПб.: Издательство «Лань», 2021. – 342с. –
ISBN 978-5-8114-2629-4. – Текст: непосредственный.
3.
Сулименко Л.М. Общая технология силикатов / Л.М. Сулименко – М.:
НИЦ-ИНФРА, 2020. – 336 с. – ISBN 978-5-16-009741-1. – Текст: непосредственный.
4.
Местников А.Е. Вяжущие вещества: учебное пособие / А.Е. Местников,
А.Д.Егорова, А.Л.Попов. – Москва: РУСАЙНС, 2023. – 104с. – ISBN 978-5-46602549-1. – Текст: непосредственный.
5.
Павлова, И.А. Основы технологии тугоплавких неметаллических и
силикатных материалов : учебник / И.А. Павлова, К.Г. Земляной, Е.П. Фарафонтова
; Мин-во науки и высш. обр. РФ.— Екате ринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2020.— 192
с. — (Учебник УрФУ). ISBN 978-5-7996-3008-9. – Текст: непосредственный.
2. Электронные издания (электронные ресурсы)
1.
http://www.iqlib.ru/
2.
http://koapp.narod.ru/russian.htm
3.
http://www.zodchii.ws/
3. Дополнительные источники
1.
Севостьянов, В. . Механическое оборудование производства
тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий : учебник / В.
Севостьянов ; Белгородский инженерно-экономический институт. - Москва : ООО
«Научно-издательский центр ИНФРА-М», 2020. - 432 с. - ISBN 978-5-16-009102-0. ISBN 978-5-16-100427-2 : Б. ц. - Текст : непосредственный
2.
Самченко С.В., Алпацкий Д.Г., Алпацкая И.Е. Печи и сушила в
технологии художественной обработки силикатных материалов: учебное пособие. –
Scientific magazine "Kontsep, 11 янв. 2016 г. – 143с. – Текст: непосредственный.
3.
Действующие стандарты и технические условия на методы испытаний.

14

ПРИЛОЖЕНИЕ А
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение открытой пористости, водопоглощения и кажущейся
плотности.
Цель
работы:
Научиться
определять
открытую
пористость, водопоглощение и кажущуюся плотность методом
кипячения и гидростатического взвешивания, по полученным
результатам сделать заключение о качестве образца изделия.
Оборудование: Весы для гидростатического взвешивания,
технические весы, электроплитка, сосуд для кипячения.
Материалы: Образец шамотного изделия.
Объем работы: 4 учебных часа.
Краткая теория
Качество огнеупорных изделий во многом характеризуется открытой
пористостью, водопоглащением и кажущейся плотностью. В частности, чем
меньше открытая пористость, водопоглащение и больше кажущая плотность, тем
выше степень спекаемости изделий. Открытая пористость определяется по
формуле:
Поткр=(1– γ каж/ρ ист)·100 %
Водопоглащение определяется по формуле:
В=((m2– m1)/m1)·100 %
Кажущаяся плотность определяется по формуле:
γ каж= m1/(m2– m3) г/см3

где
m1. масса сухого образца, г.
m2- масса образца, насыщенного водой и взвешенного на воздухе, г.
m3 - масса образца, насыщенного водой и взвешенного в воде, г.
Для определения открытой пористости, водопоглащения и кажущейся
плотности применяют метод кипячения образцов в воде с последующим их
гидростатическим взвешиванием. Для испытания используют образцы, идущие
для испытания на воздушную, огневую и общую усадку, обожженные при
температуре 1000 градусов.
Методика определения
Предварительно взвешенные сухие образцы для насыщения их водой
помещают в сосуд и заливают водой. Образцы кипятят в течение 2 часов,
15

γ каж г/см3

Кажущаяся
плотность

В%

П откр . %

m3
Открытая
пористость

m2
Насыщенного
водой
взвешенного в
воде

Насыщение
водой
взвешенного на
воздухе

m1

Сухого

Таблица 1 Результаты исследований
№
Масса образца, г.
образца

Водопоглощение

периодически добавляя воду. После кипячения образцы охлаждают в течение 1
часа. Насыщенные водой образцы взвешивают в воде, а затем на воздухе на
гидростатических весах, изготовленных на основе технических весов с
грузоподъемностью 1кг. Одну чашку весов заменяют проволочной сеткой и,
опустив ее в сосуд с водой, уравновешивают ее с другой чашкой. Вода в сосуде
всегда должна быть на одном уровне в избежание нарушения равновесия чашек,
для чего пользуются сливной трубкой. Образец при взвешивании помещается на
сетку.
После взвешивания в воде с поверхности образцов удаляется вода с
помощью увлажненного и отжатого полотенца. Снимать избыток воды
фильтрованной бумагой или сухим полотенцем нельзя, т.к. они будут впитывать
воду из объема образца.
После взвешивания по формулам определяют открытую пористость,
водопоглащение и кажущуюся плотность. Результаты взвешивания и вычислений
заносят в таблицу1.

У хорошо обожженных изделий - В < 10%., а γ каж > 2г./см3,
слабо обожженных - В > 15%., а γ каж < 1,8 г/см3.
Вывод: По значениям В и γ каж сделать заключение о степени спекания
образцов (слабая, средняя, хорошая).

16

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Внимание! Вариант контрольной работы соответствует порядковому
номеру студента в учебном журнале. Контрольная работа состоит из 13
практических заданий – решить задачи на определение показателей физикомеханических свойств ТНиСМиИ.
ЗАДАЧА 1
Определить истираемость керамических плиток с размерами а×б (мм) и
массой m (г), если потеря массы при испытании составила П (%)
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

а

б
100
150
200
50
50
50
100
100
150
50
75
75
75
75
50

m
100
150
200
100
50
150
150
200
200
75
75
100
150
200
200

250
600
1000
125
60
180
375
500
800
90
135
180
270
360
250

П
9
8
7
10
11
12
8
9
9
10
13
7
12
11
10

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

а

б
100
150
200
50
50
50
100
100
150
50
75
75
75
75
50

m
100
150
200
100
50
150
150
200
200
75
75
100
150
200
200

260
620
1050
120
70
190
390
520
780
95
130
190
280
380
240

П
8
9
10
9
12
10
9
8
7
9
11
9
10
9
11

ЗАДАЧА 2
Определить предел прочности огнеупорного изделия на сжатие в
положении на "плашку", если образец его с размерами а×б×в (мм) разрушился при
прессовом усилии Р ( МH )
№
а
б
в
Р
№
a
б
в
Р
230
115
65
1
250
185
75
1,8
1
16
250
100
80
1,2
270
170
65
1,7
2
17
300
120
80
1,5
230
170
75
1,6
3
18
300
150
65
1,8
250
125
75
1,2
4
19
230
150
80
2
250
125
65
1,3
5
20
230
115
40
0,9
230
115
75
1,1
6
21
230
65
65
0,6
230
115
100
1
7
22
230
85
65
0,8
230
85
65
0,9
8
23
230
115
100
1,1
230
65
65
0,7
9
24
230
115
75
1,1
230
115
40
0,9
10
25
250
125
75
1,2
300
150
65
1,3
11
26
250
125
65
1,3
300
150
80
1,4
12
27
17

230
230
250

13
14
15

170
170
185

75
65
75

1,7
1,8
1,9

300
250
230

28
29
30

120
100
115

80
80
65

1,2
1,2
1,1

ЗАДАЧА 3
Определить количество тепла, передаваемого в течении τ (ч) через
стенку из огнеупорного кирпича при толщине ее h (см), площадью
поверхности S (м 2 ), температуре на горячей стороне Т1 (°С), а холодной Т 2
(°С) и коэффициенте теплопроводности кирпича λ (Вт/м×град).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

τ

h

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

s
10
15
20
10
15
20
10
15
20
10
15
20
10
15
20

T1
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1000

T2
800
900
1000
1200
1000
1200
1300
900
800
800
1200
1200
1000
1500
700

λ
1.3
1.2
1.5
1.6
2
1.9
2.5
3
2.6
1.5
1.7
1.9
2
1.2
0.5

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

τ
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

h
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

s
20
15
10
20
15
10
20
15
10
20
15
10
20
15
10

T1
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1000

T2
800
900
1000
1200
1000
1200
1300
900
800
800
1200
1200
1000
1500
700

λ
1.2
1.5
1.6
1
1.2
1.5
2
2.5
1.9
1.8
1.6
1.3
0.9
1
1.2

ЗАДАЧА 4
Определить коэффициент газопроницаемости изделия, если через него
по толщине при испытании проходит Q (л) газа в течении τ (ч), при разности
давлений по сторонам изделия Δ Р ( м м вд.ст). Размеры изделия, а × б ×в
(см)
№

Q

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100

τ

ΔР
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2

а × б ×в

№

Q

τ

230 × 115 × 65
250 × 100 × 80
300 × 120 × 80
300 × 150 × 80
300 × 150 × 65
230 × 115 × 40
230 × 65 × 65
230 × 85 × 65
230 × 115 × 100
230 × 115 × 75
250 × 125 × 75

16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

18

ΔР

а × б ×в

1 250 × 185 × 75
2 230 × 170 × 65
3 230 × 170 × 75
1 250 × 125 × 65
2 250 × 125 × 75
3 230 × 115 × 75
1 230 × 115 × 100
2 230 × 85 × 65
3 230 × 65 × 65
1 230 × 115 × 40
2 300 × 150 × 65

12
13
14
15

1200
1300
1400
1500

12
13
14
15

3
1
2
3

250 × 125 × 65
230 × 170 × 75
230 × 170 × 65
250 × 185 × 75

27
28
29
30

1200
1300
1400
1500

12
13
14
15

3
1
2
3

300 × 150 × 80
300 × 120 × 80
250 × 100 × 80
230 × 115 × 65

ЗАДАЧА 5
Оп р е де ли ть уд е льн о е объемное сопротивление периклаза, если для его
о п р е д е ле н и я взята пластинка с р а з м е р а м и а × б × в (мм), а сопротивление
электрического тока в ц е п и составило R (Ом).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

б

a
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

в
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

R
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

б

a
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20

в
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

R
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10

4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4

ЗАДАЧА 6
Определить скорость испарения огнеупорного изделия, если до
испытания масса его была ml (г), а после испытания m2 (г). Размеры изделия а × б
× в и время выдержки при максимальной температуре τ (ч).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

m1
5000
5100
5200
5300
5400
5500
5600
5700
5800
5900

m2
4995
5090
5192
5291
5396
5493
5590
5694
5791
5890

a
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300

б
100
102
104
106
108
110
100
102
104
106

в
50
50
50
50
50
50
60
60
60
60

τ
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
19

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

m1
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
3900

m2
2995
3095
3196
3293
3393
3494
3595
3696
3797
3891

a
230
230
230
230
230
230
230
230
230
230

б
110
112
114
116
115
118
120
122
124
126

в
65
65
65
65
70
70
70
70
70
70

τ
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

1 26 4000 3993 230 115
75 1
2 27 4100 4093 230 117
75 2
3 28 4200 4196 230 120
75 3
4 29 4300 4298 230 122
75 4
5 30 4400 4392 230 124
75 5
ЗАДАЧА 7
Определить величину критерия термостойкости огнеупорных изделий, если
известны его предел прочности на сжатие σсж (МПа), коэффициент
теплопроводности α (Вт/м×град), модуль упругости Е (МПа), коэффициент
линейного расширения λ (град-).
№
σсж
λ
Е
α
№
σсж
λ
Е
α
2
-6
-6
6,0×10
40
1,9 1×10
5,0×10-6
16
1
20
1,2 9,0×10
3
5,0×10-6
45
1,6 1×104
8,0×10-6
17
2
30
1,5 8,0×10
2
6,5×10-6
50
1,3 5×104
9,0×10-6
18
3
35
1,0 7,0×10
7,0×10-6
55
2,0 9×103
9,5×10-6
19
4
40
1,8 8,0×10
3
7,5×10-6
60
2,3 8×103
8,0×10-6
20
5
50
2,0 1,0×10
25
1,3 2,0×103
8,0×10-6
70
2,2 7×103
7,0×10-6
6
21
30
1,4 2,5×103
5,0×10-6
75
1,8 2×104
1,0×10-6
7
22
30
1,5 3,0×103
6,0×10-6
65
2,0 8×103
8,0×10-6
8
23
40
1,4 5,0×103
4,0×10-6
40
2,5 9×102
4,5×10-6
9
24
45
1,6 9,0×102
8,0×10-6
45
1,9 8×102
9,0×10-6
10
25
50
1,8 8,0×103
9,0×10-6
55
2,1 6×103
9,5×10-6
11
26
60
1,5 7,0×103
6,0×10-6
25
2,2 5×103
7,0×10-6
12
27
25
1,6 6,0×103
5,0×10-6
30
1,5 8×102
5,0×10-6
13
28
30
1,9 5,0×103
9,0×10-6
45
1,4 5×103
4,5×10-6
14
29
40
1,5 1,0×103
8,0×10-6
50
4,6 9×102
3,0×10-6
15
30
11
12
13
14
15

6000
6100
6200
6300
6400

5993
6092
6194
6295
6394

300
300
300
300
300

100
102
104
106
108

70
70
70
70
70

ЗАДАЧА 8
Определить изменение линейных размеров огнеупорной кладки длиной 10
(м), если величина дополнительной усадки изделий ΔLдоп (%).
№

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

ΔLдоп

10

10
20
25
30
35
40
15
10
25
40
50

2
1.5
1.6
1.7
1.8
1.3
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9

№

16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
20

ΔLдоп

10

20
30
18
35
40
45
50
45
30
20
26

1.4
1.5
1.9
1.7
1.2
1.3
0.6
0.7
0.8
1.6
10

25
20
30
40

1.0
15
0.6
27
1.1
25
0.9
28
1.2
30
0.9
29
1.5
20
1.0
30
ЗАДАЧА 9
Определить средний коэффициент линейного расширения
огнеупорных изделий, если участок кладки печи длиной 1 (м)
увеличился на Δ1 (м) при нагревании в интервале температуры ΔТ
(°С).
12
13
14
15

№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Δ1
0. 10
0. 15
0. 15
0. 30
0. 25
0. 20
0. 35
0. 30
0. 30
0. 40
0. 40
0. 15
0. 20
0. 20
0. 15

1
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
10
15
20
25

ΔТ
1000
900
1200
1000
800
1100
1200
700
800
1000
1200
800
900
1000
900

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

Δ1
0. 30
0. 25
0. 30
0. 35
0. 35
0. 45
0. 40
0. 05
0. 15
0. 15
0. 20
0. 25
0. 15
0. 25
0. 40

1
30
35
40
45
50
55
60
10
15
20
25
30
35
40
45

ΔТ
900
1000
1500
1200
1400
1300
1100
1000
1200
1400
1500
1600
1500
1400
1200

ЗАДАЧА 10
Определить водопоглащение образца шамотных изделий, если масса его в
сухом состоянии m1 (г), а после насыщения водой m2 (г).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

m1

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

m2
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190

150
160
180
150
180
200
200
220
250
240
21

m1

m2
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340

290
320
320
350
340
360
370
380
390
400

200
210
220
230
240

11
12
13
14
15

270
290
300
310
320

350
360
370
380
390

26
27
28
29
30

400
410
420
420
440

ЗАДАЧА 11
Определить кажущуюся пористость образца огнеупорных изделий, если
объем его V (см3), а масса поглощенной воды m (г).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

V

m
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120

10
12
13
14
15
17
20
21
22
23
24
25
26
26
27

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

V

m
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
1 10
115
120

9
10
11
12
13
15
16
18
20
21
22
24
25
25
26

ЗАДАЧА 12
Определить кажущуюся плотность образца огнеупорного изделия, если
масса его в сухом состоянии m1 (г), насыщенного водой и взвешенного на
воздухе m2 (г), насыщенного водой и взвешенного в воде m3 (г).
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9

m1
100
110
120
130
140
150
160
170
180

m2
120
130
140
150
160
170
180
200
220

m3
80
90
100
110
120
110
130
140
150

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
22

m1
100
110
120
130
140
150
160
170
180

m2

m3
110
120
130
140
150
180
190
210
210

90
90
90
100
110
120
120
140
160

10
11
12
13
14
15

190
200
210
220
230
240

230
240
250
260
270
290

160
130
140
150
160
170

190
200
210
220
230
240

25
26
27
28
29
30

220
230
240
250
260
280

170
170
180
190
200
210

ЗАДАЧА 13
Определить общую пористость огнеупорного изделия, имеющего
γ (г/см 3 ) и ρ (г / см 3)
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

γ

ρ
2,00
2,10
2,20
2,30
2,35
2,40
2,45
2,50
2,55
2,60
2,70
2,70
2,70
2,80
2,90

2,20
2,35
2,40
2,45
2,50
2,60
2,65
2,70
2,80
2,90
3,10
3,20
3,30
3,40
3,50

23

№
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

γ

ρ
2,00
2,10
2,20
2,30
2,40
2,50
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,05
2,15
2,25
2,30

2,50
2,60
2,70
2,80
2,90
3,20
2,00
2,10
2,20
2,40
2,50
2,70
2,85
2,90
2,60

ПРИЛОЖЕНИЕ В
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
(теоретическая часть билета)
1. Перечислите
виды
структур
ТНиСМиИ.
Каковы
составляющие структуры и как они влияют на свойства продукции?
2. Что такое пористость изделий и как она определяется?
3. Дайте определение водопоглащения, как оно влияет на
свойства полуфабриката и продукции?
4. Охарактеризуйте причины анизотропии структуры изделий,
поясните как она влияет на свойства готовой продукции.
5. Приведите примеры влияния особенностей структуры
изделий на их служебные свойства.
6. Приведите классификацию материалов по сопротивляемости
действию высокой температуры.
7. Дайте определение свойству огнеупорность, приведите
факторы, влияющие на величину огнеупорности изделий.
8. В чем заключается методика определения огнеупорности
материалов?
9. Дайте определение свойству механическая прочность
изделий, приведите факторы, влияющие на величину механической
прочности изделий.
10. В чем заключается методика определения механической
прочности изделий?
11. Дайте определение свойству истираемость, для каких изделий
это свойство имеет значение в службе?
12. Проанализируйте
факторы
влияющие
на
величину
истираемости изделий.
13. В чем заключается методика определения истираемости
изделий?
14. Проанализируйте причины разрушения изделий при высоких
температурах под нагрузкой.
15. Проанализируйте график деформации шамотных, динасовых
и периклазовых изделий под нагрузкой 0,2 Н/мм2.
16. Проанализируйте факторы, влияющие на величину ТНД
изделий под нагрузкой.
17. В чем заключается методика определения ТНД изделий под
нагрузкой?
18. Проанализируйте изменения, происходящие в изделиях при
резком изменении температуры (напряжения 1 рода).
19. Проанализируйте изменения, происходящие в изделиях при
резком изменении температуры (напряжения 2 рода).
20. Проанализируйте факторы, влияющие на величину
термостойкости изделий.
24

21. В чем заключается методика определения термостойкости
изделий?
22. Дайте определение свойству теплопроводность изделий, для
каких изделий это основное служебное свойство?
23. Приведите общие сведения о передаче тепла, видах
теплопередачи.
24. В чем заключается методика определения теплопроводности
изделий?
25. Проанализируйте факторы, влияющие на величину
теплопроводности изделий.
26. Что такое температуропроводность, как она появляется в
службе изделий?
27. Что такое коэффициент термического линейного расширения
тел при нагревании, где учитывается этот коэффициент?
28. Проанализируйте факторы, влияющие на величину линейного
расширения изделий при нагревании.
29. Дайте определение понятия испаряемости тел при нагревании,
приведите факторы, влияющие на величину испаряемости тел при
нагревании.
30. В чем заключается методика определения испаряемости
изделий?
31. В чем заключаются причины объемных изменений изделий
при обжиге и в службе?
32. В чем заключается методика определения дополнительного
роста или дополнительной усадки изделий?
33. Предложите пути снижения дополнительного роста или
дополнительной усадки изделий.
34. Проанализируйте
электропроводность
изделий
при
нормальной и повышенной температурах, приведите примеры.
35. Проанализируйте факторы, влияющие на величину
электропроводности изделий.
36. Как
осуществляется
определение
диэлектрических
характеристик материала.
37. Приведите понятие о химической стойкости изделий.
38. Приведите краткую характеристику металлургических
шлаков.
39. Проанализируйте капиллярные явления на границе огнеупоррасплав.
40. Проанализируйте влияние смачивания и растекания расплавов
на разрушение изделий.
41. Проанализируйте процессы химического взаимодействия
изделий с корродиентами в службе.
42. Что такое шлакоустойчивость, какие факторы влияют на ее
величину?
25

43. Проанализируйте процесс взаимодействия огнеупоров с
углеродом.
44. Проанализируйте процесс взаимодействия огнеупоров с
металлами.
45. Проанализируйте процесс взаимодействия огнеупоров с
газами.
46. Проанализируйте процесс взаимодействия огнеупоров
различного химического состава между собой.

26