材料密度及氣孔率的測量

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1、實驗十二材料密度、吸水率及氣孔率的測定一．目的意義在無機非金屬材料中，，有的材料內部是有氣孔的，這些氣孔對材料的性能和質量有重要的影響。材料的體積密度是材料最基本的屬性之一，它是鑒定礦物的重要依據，也是進行其它許多物性測試如顆粒粒徑測試的基礎數據。材料的吸水率、氣孔率是材料結構特征的標志。在材料研究中，吸水率、氣孔率的測定是對制品質量進行檢定的最常用的方法之一。在這些材料的生產中，測定這三個指標對生產控制有重要意義。本實驗的目的：1．了解體積密度、氣孔率等概念的物理意義；2．掌握體積密度、氣孔率的測定原理和測定方法；3．了解體積密度、氣孔率測試中誤差產生的原因及防止方法，二．基本原理密

2、度的物理意義是指單位體積物質的質量。顆粒密度和材料吸水率、氣孔率的測定都是基于阿基米德原理。將粉末浸入可潤濕粉體的液體中，抽真空排除氣泡，計算顆粒排除液體的體積。便可計算出顆粒的密度。當顆粒的閉氣孔全部被破壞時，所測密度即為顆粒的真密度，否則為顆粒的有效密度。與此類以，可以將塊體材料視為大的“顆?！?，采用類似顆粒測試的方法測定材料的吸水率、氣孔率。粉體材料的密度，可以分為顆粒的真密度，有效密度，松裝密度和振實密度。測定顆粒的真密度必須采用無孔材料，一般情況下，顆粒的密度指的是顆粒的有效密度。無機非金屬材料難免含有各種類型的氣孔。塊體材料如水泥、陶瓷等制品，含有部分大小不同，形狀各異的氣

3、孔。浸漬時能被液體填充或與大氣相通的氣孔稱為開口氣孔；不能被液體填充或不與大氣相通的氣孔稱為閉口氣孔。塊體材料中固體材料的體積、開口及閉口氣孔的體積之和稱為總體積。材料所有開口氣孔的體積與其總體積之比稱為開口氣孔率或顯氣孔率；材料所有閉口氣孔的體積與材料總體積之比稱為閉口氣孔率；材料所有氣孔的體積（開口和閉口氣孔體積之和）與其總體積之比稱為真氣孔率。在科研和生產實際中往往采用吸水率來反映材料的顯氣孔率。三．實驗裝置材料密度和氣孔率測定的裝置如圖35-1所示。四．測試步驟1．顆粒密度的咧定1）洗凈比重瓶，連同瓶塞一起，在110℃下烘干并置于干燥器中冷卻。稱取比重瓶重量mo（精確至0.00

4、1g，下同）。用細頸漏斗將被測粉末裝入比重瓶中至體積的1/3，注意不要使粉末粘在瓶頸。稱的其重量Ms。2）將浸液注入裝有粉末的瓶內至2/3體積，蓋上比重瓶蓋，置入真空干燥器內。啟動真空泵，抽真空至壓力小于20Torr（mmHg），在此壓力下保持5分鐘。3）取出比重瓶，注滿浸液，稱其重量msl。4）洗凈比重瓶，注滿浸液，稱其重量ml。5）浸漬用液體積密度的測定：浸潰液體在測試溫度下的體積密度，可以采用定體積液體稱重法、液體比重天平稱重法或液體比重計測量法測定。精確至0.001g/cm3。2．材料吸水率、氣孔率的測定1）用超聲波清洗機清洗塊狀材料，在110℃（或在可允許的更高溫度）下烘干至

5、恒重。置于干燥器中冷卻至室溫。稱取試樣質量Ml。試樣干燥至最后兩次稱量之差小于前一次的0.1％即為恒重。2）將試樣置于燒杯或其它清潔容器內，并放于真空干燥器內抽真空至＜20Torr，保壓5分鐘，然后在5分鐘內緩慢注入浸液，直至浸沒試樣。再保持＜20Torr壓力5分鐘。將試樣連同容器取出后，在空氣中靜置30分鐘。3）飽和試樣的表觀質量的測定：將飽和試樣吊在天平的吊鉤上，并浸入有溢流管容器的浸液中，稱取飽和試樣的表現質量M2。表現質量為飽和浸液的試樣在浸液中稱得的質量。4）飽和試樣質量：將飽和了浸液的毛巾，小心地拭去飽和試樣表面流掛的液珠（注意不可將大孔中的浸液吸出）。立即稱取和試樣的質量

6、M3。五．數據記錄與處理1．顆粒密度的測定記錄與數據處理將測試結果結果填入表35-2。顆粒密度的計算公式如下：（35-1）式中：mo——比重瓶重，（g）；ms——（比重瓶+粉末）重，（g）；msl——（比重瓶+粉末+浸液）重，（g）；ml——（比重瓶+浸液）重，（g）；Dl——測試溫度下，浸液的密度，（g/cm3）；——粉末的密度，（g/cm3）。表35-2顆粒密度測定實驗記錄表粉末名稱測定人測定日期液體名稱液體密度（g/cm3）=測定溫度（℃）比重品瓶號瓶重（g）mo（瓶+粉）重（g）ms（瓶+粉+液）重（g）msl（瓶+液）重（g）ml顆粒有效密度（g/cm3）真密度平均值（g/c

7、m3）2．材料吸水率、氣孔率測定記錄與數據處理將測試結果結果填入表35-3。表35-3材料吸水率、氣孔率測定實驗記錄表試樣名稱測定人測定日期編號干試樣質量M1顯氣孔率%飽和試樣表現質量M2真氣孔率%飽和試樣在空氣中質量M3閉口氣孔率%吸水率%體積密度吸水率、氣孔率由下列公式計算：1）吸水率Wa：（35-2）2）顯氣孔率Pa：（35-3）3）體積密度Db：（35-4）4）真氣孔率Pt：（35-5）5）閉氣孔率Pc：（35-6）式中：Dl——測試溫