材料密度,吸水率及气孔率的测定

实验8 浸液法测定块体试样体积密度、气孔率及吸水率

一、实验目的

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．掌握体积密度及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

体积密度是指干燥制品的质量与其总体积之比，即制品单位体积（表观体积）的质量，用g/cm 3表示。此单位体积包括材料实体的体积和空隙体积，所以体积密度取决于真密度和气孔率，其数值小于真密度，用浸液法测定体积密度计算公式如下：

12

31

ρρm m m b -=

式中 m 1——干燥试样的质量，g ；

m 2——饱和试样的表观质量，g ；

m 3——饱和试样在空气中的质量，g ；

ρ1——在实验温度下，浸液的密度，g/cm 3； ρb ——试样的体积密度，g/cm 3

体积密度也是表征制品致密程度的主要指标。

气孔率又称孔度，它用试样中气孔体积占试样总体积的百分率来表示。材料的气孔有三种形式：封闭气孔、开口气孔和贯通气孔。封闭气孔：封闭在制品中不与外界相通；开口气孔：一端封闭，另一端与外界相通，能为流体填充；贯通气孔：贯通制品的两面，能为流体所通过。

若气孔体积中包含各种气孔时，则此种气孔体积占试样总体积之比称为总气孔率或真气孔率；封闭气孔体积占试样总体积之比称为封闭气孔率；与大气相通的气孔体积占试样总体积之比称为显气孔率或称开口气孔率。由于开口气孔和贯通气孔占气孔总体积的绝大部分，而且对制品的使用性能影响最大，又较易测定，因此在材料的检测中，以显气孔率，即开口气孔和贯通气孔的体积之和占制品总体积的百分率表示该指标。

吸水率指试样开口气孔所吸附水的质量与干燥试样质量之比。

显气孔率 %1002

31

3?--=

m m m m P a

吸水率 %1001

1

3?-=

m m m W a 式中 m 1——干燥试样的质量，g ；

m 2——饱和试样的表观质量，g ；

m 3——饱和试样在空气中的质量，g ； ρb ——试样的体积密度，g/cm 。

对密度和气孔率的测定所使用液体的要求是，密度要小于被测的材料；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。

三、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m 1,精确至0.001g 。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）、将试样置于清洁的抽滤瓶中（注意将釉面朝下），抽真空至<20mmHg ，保压5分钟，然后在5分钟内缓慢注入浸液（纯净水），至完全浸没试样。再保持抽真空10分钟后停止抽气，先拔掉橡胶管再关真空泵开关，在空气中静置30分钟，使试样充分饱和。 3）、饱和试样的表观质量的测定：将饱和试样取出，快速放入带有挂钩的专用分析天平的托盘中称量，托盘浸渍在浸液中（注意要将试样完全浸渍在浸液中），得到饱和试样的表观质量m 2，精确至0.001g ，表观质量为饱和浸液的试样在浸液中称得的质量。 4）、饱和试样质量测定：从浸液中取出试样，用饱和了浸液的毛巾，小心地拭去饱和试样表面多余的液珠（注意不可将气孔中的浸液吸出）。迅速称量饱和试样在空气中的质量m 3，精确至0.001g 。 四、数据记录与处理

影响材料气孔率的因素是什么？