材料密度及气孔率的测量

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1、实验十二材料密度、吸水率及气孔率的测定一．目的意义在无机非金属材料中，，有的材料内部是有气孔的，这些气孔对材料的性能和质量有重要的影响。材料的体积密度是材料最基本的属性之一，它是鉴定矿物的重要依据，也是进行其它许多物性测试如颗粒粒径测试的基础数据。材料的吸水率、气孔率是材料结构特征的标志。在材料研究中，吸水率、气孔率的测定是对制品质量进行检定的最常用的方法之一。在这些材料的生产中，测定这三个指标对生产控制有重要意义。本实验的目的：1．了解体积密度、气孔率等概念的物理意义；2．掌握体积密度、气孔率的测定原理和测定方法；3．

2、了解体积密度、气孔率测试中误差产生的原因及防止方法，二．基本原理密度的物理意义是指单位体积物质的质量。颗粒密度和材料吸水率、气孔率的测定都是基于阿基米德原理。将粉末浸入可润湿粉体的液体中，抽真空排除气泡，计算颗粒排除液体的体积。便可计算出颗粒的密度。当颗粒的闭气孔全部被破坏时，所测密度即为颗粒的真密度，否则为颗粒的有效密度。与此类以，可以将块体材料视为大的“颗粒”，采用类似颗粒测试的方法测定材料的吸水率、气孔率。粉体材料的密度，可以分为颗粒的真密度，有效密度，松装密度和振实密度。测定颗粒的真密度必须采用无孔材料，一般情况

3、下，颗粒的密度指的是颗粒的有效密度。无机非金属材料难免含有各种类型的气孔。块体材料如水泥、陶瓷等制品，含有部分大小不同，形状各异的气孔。浸渍时能被液体填充或与大气相通的气孔称为开口气孔；不能被液体填充或不与大气相通的气孔称为闭口气孔。块体材料中固体材料的体积、开口及闭口气孔的体积之和称为总体积。材料所有开口气孔的体积与其总体积之比称为开口气孔率或显气孔率；材料所有闭口气孔的体积与材料总体积之比称为闭口气孔率；材料所有气孔的体积（开口和闭口气孔体积之和）与其总体积之比称为真气孔率。在科研和生产实际中往往采用吸水率来反映材料

4、的显气孔率。三．实验装置材料密度和气孔率测定的装置如图35-1所示。四．测试步骤1．颗粒密度的咧定1）洗净比重瓶，连同瓶塞一起，在110℃下烘干并置于干燥器中冷却。称取比重瓶重量mo（精确至0.001g，下同）。用细颈漏斗将被测粉末装入比重瓶中至体积的1/3，注意不要使粉末粘在瓶颈。称的其重量Ms。2）将浸液注入装有粉末的瓶内至2/3体积，盖上比重瓶盖，置入真空干燥器内。启动真空泵，抽真空至压力小于20Torr（mmHg），在此压力下保持5分钟。3）取出比重瓶，注满浸液，称其重量msl。4）洗净比重瓶，注满浸液，称其重量

5、ml。5）浸渍用液体积密度的测定：浸溃液体在测试温度下的体积密度，可以采用定体积液体称重法、液体比重天平称重法或液体比重计测量法测定。精确至0.001g/cm3。2．材料吸水率、气孔率的测定1）用超声波清洗机清洗块状材料，在110℃（或在可允许的更高温度）下烘干至恒重。置于干燥器中冷却至室温。称取试样质量Ml。试样干燥至最后两次称量之差小于前一次的0.1％即为恒重。2）将试样置于烧杯或其它清洁容器内，并放于真空干燥器内抽真空至＜20Torr，保压5分钟，然后在5分钟内缓慢注入浸液，直至浸没试样。再保持＜20Torr压力5

6、分钟。将试样连同容器取出后，在空气中静置30分钟。3）饱和试样的表观质量的测定：将饱和试样吊在天平的吊钩上，并浸入有溢流管容器的浸液中，称取饱和试样的表现质量M2。表现质量为饱和浸液的试样在浸液中称得的质量。4）饱和试样质量：将饱和了浸液的毛巾，小心地拭去饱和试样表面流挂的液珠（注意不可将大孔中的浸液吸出）。立即称取和试样的质量M3。五．数据记录与处理1．颗粒密度的测定记录与数据处理将测试结果结果填入表35-2。颗粒密度的计算公式如下：（35-1）式中：mo——比重瓶重，（g）；ms——（比重瓶+粉末）重，（g）；msl

7、——（比重瓶+粉末+浸液）重，（g）；ml——（比重瓶+浸液）重，（g）；Dl——测试温度下，浸液的密度，（g/cm3）；——粉末的密度，（g/cm3）。表35-2颗粒密度测定实验记录表粉末名称测定人测定日期液体名称液体密度（g/cm3）=测定温度（℃）比重品瓶号瓶重（g）mo（瓶+粉）重（g）ms（瓶+粉+液）重（g）msl（瓶+液）重（g）ml颗粒有效密度（g/cm3）真密度平均值（g/cm3）2．材料吸水率、气孔率测定记录与数据处理将测试结果结果填入表35-3。表35-3材料吸水率、气孔率测定实验记录表试样名称测定

8、人测定日期编号干试样质量M1显气孔率%饱和试样表现质量M2真气孔率%饱和试样在空气中质量M3闭口气孔率%吸水率%体积密度吸水率、气孔率由下列公式计算：1）吸水率Wa：（35-2）2）显气孔率Pa：（35-3）3）体积密度Db：（35-4）4）真气孔率Pt：（35-5）5）闭气孔率Pc：（35-6）式中：Dl——测试温