耐火浇注料在成形及之后热处理过程中的脱水和烧结阶段都不可避免地会产生气孔。它是浇注料基质的重要组成部分，与浇注料的诸多力学、热学性能，如：强度、热导率、抗热震性、抗爆裂和抗侵蚀等性能都紧密相关。目前，关于耐火材料尤其是同属多孔介质的耐火浇注料内部气孔分形特征的研究很少，因此，武汉科技大学的研究人员利用分形理论对经不同温度处理后刚玉质浇注料的气孔结构进行了初步描述。
    根据Menger海绵体模型推导便得出计算孔体积分形维数的关系式：
lg（-dVp/dr）∞（2-D）lgr
    其中：结合压汞试验数据，Vp和r分别为一定压力下对应的汞渗入量和气孔孔径；D为孔体积分形维数。以lg(–dVp/dr)对lgr拟合作图得一直线，便可根据直线的斜率求出D值。
    所用原料包括：板状刚玉骨料、细粉(粒度6～3，3～1，<1，≤0.088 mm和≤0.045 mm)和活性α-Al2O3微粉（w(Al2O3)≥99.5%），结合剂铝酸钙水泥(Secar71)和ρ-Al2O3（w(Al2O3)≥86.5%，烧损≤12.8%）。各组分按表1进行配比，并外加适量分散剂和水，经搅拌、振动、浇注成型为40 mm×40 mm×160 mm的试样。
表1         浇注料的配方（w）/%
试样
编号 板状刚玉 α-Al2O3 Secar71 ρ-Al2O3
 ＞0.045 mm ＜0.045 mm D50=1.75 μm ＜3 μm ＜10 μm
1# 78 18 0 4 -
2# 78 16 2 4 -
3# 78 14 4 4 -
4# 78 14 5 - 3
    经养护烘干处理后，1#、2#、3#试样分别在110 ℃ 24 h；1 100 ℃ 3 h和1 500 ℃ 3 h条件下热处理，试样4#则在1 600 ℃分别保温1、3、5 h。按耐火材料气孔孔径分布测试方法标准（YB/T118-1997），用Autopore IV9510压汞仪(孔径测定范围6～400 000 nm)测定各试样的气孔孔径分布、气孔中位径等结构参数。
    研究结果：(1)刚玉质浇注料的孔结构具有双重分形特征，且不受结合系统的影响。其以孔径r=1 μm为界点，微孔区间的分形维数波动于1～3之间，大孔区间的分形维数波动于3～4之间。(2)热处理温度对刚玉质浇注料孔结构分形维数的影响比微粉填充的影响更为显著。随热处理温度的升高，微孔区间的分形维数逐渐减小，而大孔区间的分形维数逐渐增大。(3)在微孔区间，刚玉质浇注料孔结构分形维数D存在以下关系：自由水蒸发导致的分形维数大于结晶水脱失导致的，远大于烧结导致的；在大孔区间，则为烧结导致的大于气泡导致的。
（摘编自《硅酸盐学报》2010，№4）