材料密度、孔隙率及吸水率的測(cè)定

1、材料密度、孔隙率及吸水率的測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x材料的密度是材料最基本的屬性之一，也是進(jìn)行其他物性測(cè)試（如顆粒粒徑測(cè)試）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。材料的孔隙率、吸水率是材料結(jié)構(gòu)特征的標(biāo)志。在材料研究中，孔隙率、吸水率的測(cè)定是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢定的最常用的方法之一。材料的密度，可以分為體積密度、真密度等。體積密度是指不含游離水材料的質(zhì)量與材料的總體積（包括材料的實(shí)體積和全部孔隙所占的體積）之比；材料質(zhì)量與材料實(shí)體積（不包括存在于材料內(nèi)部的封閉氣孔）之比值，則稱為真密度。孔隙率是指材料中氣孔體積與材料總體積之比。吸水率是指材料試樣放在蒸餾水中，在規(guī)定的溫度和時(shí)間內(nèi)吸水質(zhì)量和試樣原質(zhì)量之比。由于吸水率與開口孔隙率

2、成正比，在科研和生產(chǎn)實(shí)際中往往采用吸水率來(lái)反映材料的顯氣孔率。因此，無(wú)論是在陶瓷材料、耐火材料、塑料、復(fù)合材料以及廢物復(fù)合材料等材料的研究和生產(chǎn)中，測(cè)定這三個(gè)指標(biāo)對(duì)材料性能的控制有重要意義。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)達(dá)到以下要求。1、 了解體積密度、孔隙率、吸水率等概念的物理意義。2、 了解測(cè)定材料體積密度、密度（真密度）的測(cè)定原理和測(cè)定方法。3、 通過(guò)測(cè)定體積密度、密度（真密度），掌握計(jì)算材料孔隙率和吸水率的計(jì)算方法。二、 實(shí)驗(yàn)方法 參考GB9966.3-88天然飾面石材體積密度、真密度、真氣孔率、吸水率試驗(yàn)方法。三、 實(shí)驗(yàn)原理材料的孔隙率、吸水率的計(jì)算都是基于密度的測(cè)定，而密度的測(cè)定則是基于阿基米德原理。

3、由阿基米德原理可知，浸在液體中任何物體都要受到浮力（即液體的靜壓力）的作用，浮力的大小等于該物體排開液體的重量。重量是一種重力的值，但在使用根據(jù)杠桿原理設(shè)計(jì)制造的天平進(jìn)行衡量時(shí)，對(duì)物體重量的測(cè)定已歸結(jié)為其質(zhì)量的測(cè)定。因此，阿基米德定律可用下式表示。 m1-m2=VDL (1)式中m1在空氣中秤量物體時(shí)所得的質(zhì)量；m2在液體中秤量物體時(shí)所得的質(zhì)量；V物體的體積DL液體的密度這樣，物體的體積就可以通過(guò)將物體浸于已知密度的液體中，通過(guò)測(cè)定其質(zhì)量的方法來(lái)求得。在工程測(cè)量中，往往忽略空氣浮力的影響。在此前提下進(jìn)一步推導(dǎo)，可得用稱量法測(cè)定物體密度時(shí)的原理公式。D=(m1DL)/(m1-m2) (2)這樣，

4、只要測(cè)出有關(guān)量并代入上式，就可以計(jì)算出待測(cè)物體在溫度t時(shí)的密度。實(shí)驗(yàn)中真密度測(cè)定是基于粉末密度瓶浸液法萊測(cè)定的。其原理是：將樣品制成粉末，并將粉樣浸入對(duì)其潤(rùn)濕而不溶解的浸液中，用抽真空或加熱煮沸排除氣泡，求出粉末試樣從已知容量的容器中排出已知密度的液體，從而得出所測(cè)粉末的真密度。四、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 恒溫干燥箱：由室溫到200；2、 天平：最大稱量1000g，感量10mg；最大稱量100g，感量1mg各1個(gè)；3、 游標(biāo)卡尺1把；4、 容積250ml密度瓶1個(gè)；5、 200目標(biāo)篩1個(gè)；6、 干燥器1個(gè)；7、 研缽1個(gè)；8、 實(shí)驗(yàn)試劑蒸餾水。五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 試樣制備階段（1）體積密度試樣 試樣尺

5、寸為50mm左右的水泥塊（2）密度試樣 選擇1000g左右試樣，將表面清掃干凈，并粉碎到顆粒小于5mm，以四分法縮分到150g，再用瓷研缽研磨成粉末并通過(guò)200目標(biāo)準(zhǔn)篩，將粉樣裝入稱量瓶中，放入（105±2）烘箱內(nèi)干燥4h以上，取出稍冷后，放入干燥器內(nèi)冷卻到室溫。2、體積密度測(cè)定（1）將試樣用刷子清掃干凈放入（105±2）烘箱中干燥2h，取出，冷卻到室溫，稱其質(zhì)量（m0）,精確到0.02g。（2）將試樣放入室溫的蒸餾水中，浸泡48h后取出，用擰干的濕毛巾擦去表面水分，并立即稱量質(zhì)量（m1）,精確到0.02g；接著把試樣掛在網(wǎng)籃中，將網(wǎng)籃與試樣浸入室溫的蒸餾水中，稱量其在水中

6、的質(zhì)量（m2），精確到0.02g。3、密度測(cè)定稱取試樣三份，每份50g（m0），將試樣分別裝入潔凈的密度瓶?jī)?nèi)，并倒入蒸餾水。倒入的蒸餾水不超過(guò)密度瓶體積的一半，將密度瓶放入蒸餾水中煮沸10-15分鐘，使試樣中氣泡排除，或?qū)⒚芏绕糠旁谡婵崭稍锲鲀?nèi)排除氣泡。氣泡排除后，擦干密度瓶，冷卻到室溫，用蒸餾水裝滿至標(biāo)記處，稱量質(zhì)量（m2）。再將密度瓶沖洗干凈，用蒸餾水裝滿至標(biāo)記處，并稱質(zhì)量（m1），m0、m1、m2，精確到0.002g。4、 實(shí)驗(yàn)分析與計(jì)算（1）體積密度：體積密度b(g/cm3) 按下式計(jì)算。 b=w×m0/( m1-m2) (3)式中m0干燥試樣在空氣的質(zhì)量，gm1水飽和試樣在

7、空氣中的質(zhì)量，gm2水飽和試樣在水中的質(zhì)量，gw試驗(yàn)時(shí)室溫水的密度，g/cm3（2）密度t（g/cm3)按下式計(jì)算。t=w×m0/( m1+ m0- m2) (4)式中m0干粉試樣在空氣的質(zhì)量，gm1只裝蒸餾水的密度瓶的質(zhì)量，gm2裝粉樣加水的密度瓶質(zhì)量，gw試驗(yàn)時(shí)室溫水的密度，g/cm3（3）孔隙率：根據(jù)測(cè)定所得的體積密度和密度，孔隙率a(%)按下式計(jì)算a=（1-b/t）×100% (5)式中b試樣的體積密度，g/cm3 t試樣的密度，g/cm3（4）吸水率：吸水率Wa(%)按下式計(jì)算Wa=100%×（m1-m0)/ m0 (6)式中m0干燥試樣在空氣的質(zhì)量，gm1水飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，g六、 討論1、 根據(jù)式(