材料密度、吸水率及气孔率的测定

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—。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．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。

材料吸水率、气孔率的测定都是基于阿基米德原理。将粉末浸入可润湿样品的液体中，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。与此类似，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，—般情况下，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的显气孔率。

对密度和气孔率的测定所使用液体的要求是，密度要小于被测的粉体；对粉体或材料的润湿性好；不与试样发生反应，也不使试样溶解或溶胀。

最常用的浸液有水、乙醇和煤油等。水在常温下的体积密度也可以查表。

三、实验装置

万分之一分析天平、烧杯、细铜丝、

四、测试步骤

1）、用超声波清洗机清洗块状样品，在110℃（或在许可的更高温度）下烘干至恒重。置于干燥器中冷却之室温。称取试样质量M1。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他清洁容器中，并放于真空干燥箱内抽真空至<20Torr，保压5分钟，然后在5分钟内缓慢注入浸液，至浸没试样。保持2 5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钓钩上，并浸入有溢流管容器的浸液中，称取饱和试样的表观质量M2。表观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：用饱和了浸液的毛巾，小心地拭去饱和试样表面流挂的液珠（注意不可将大孔中浸液吸出）。立即称取饱和试样的质量M3。

五、数据记录与处理

自制表格记录数据

吸水率、气孔率由以下公式计算： （1）吸水率W a ： %1001

1

3⨯-=

M M M W a （2）显气孔率P a ： %1002

31

3⨯--=

M M M M Pa

（3）体积密度D b ：

%1002

31

1⨯-⨯=

M M D M D b

六、思考题

分析实验过程中影响实验结果的因素；