热能与动力工程教材资料

实验五气孔率、吸水率、体积密度的测定

（一）实验目的

1．掌握显气孔子率、闭口气孔率、真气孔率、吸水率、体积密度的测定原理和测定方法；

2．分清体积密度与真密度的不同物理概念；

3．了解气孔率、吸水率、体积密度与陶瓷制品理化性能的关系。

（二）实验原理

陶瓷制品或多或少含有大小不同、形状不一的气孔。浸渍时能被液体填充的气孔或和大气相通的气孔称为开口气孔；浸渍时不能被液体填充的气孔或不和大气相通的气孔称为闭口气孔；陶瓷体中所有开口气孔的体积与总体积之比值称为显气孔率或开口气孔率；陶瓷体中所有闭口气孔的体积与总体积之比值称为闭口气孔率。陶瓷体中固体材料、开口气孔及闭口气孔的体积总和称为总体积。陶瓷体中所有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥材料的质量之比值称为吸水率。陶瓷体中固体材料的质量与其总体积之比值称为体积密度。陶瓷体中所有开口气孔和闭口气孔的体积与其总体积之比值称为真气孔率。

测定陶瓷原料与坯体烧成后的气孔率、吸水率，可以确定其烧成温度与烧成范围，从而制定烧成曲线。陶瓷材料的机械强度、化学稳定性和热稳定性等与其气孔率有密切关系。

（三）仪器设备

液体静力天平；电子天平；烘箱；抽真空装置；带有溢流管的烧杯；吊篮、镊子、小毛巾等。

（四）实验步骤

①刷净试样表面灰尘，放入电热烘箱中于105—110℃下烘干2小时至恒重。并

,精确至0.01g。

于干燥器中自然冷却至室温。称量试样的质量m

1

②试样的浸渍：把试样放入容器内，并置于抽真空装置中，抽真空至其剩余压力小于20mmHg。试样在此真空度下保持5分钟，然后在5分钟内缓缓地注入供试样吸收的的液体（工业用水或工业纯有机液体），直至试样完全淹没。再保持抽真空5分钟，停止抽气，将容器取出在空气中静置30分钟，使试样充分饱和。

③饱和试样表观质量测定：将饱和试样迅速移至带溢流管容器的浸液中，当浸液完全淹没试样后，将试样吊在天平的挂钩上称量，得饱和试样的表观质量m

，

2精确至0.01g。表观质量系指饱和试样的质量减去被排除的液体的质量，即相当

于饱和试样悬挂在液体的质量。

④ 饱和试样质量测定：从浸液中取出试样，用饱和了液体的毛巾，小心地擦去试样表面多余的液滴（但不能把气孔中的液体吸出）。迅速称量饱和试样在空气中的质量管理m 3，精确至0.01g 。

（五）记录与计算

1．记录表

2．计算

① 吸水率 %100113⨯-=

m m m w a （5-1）

② 显气孔率 %1002

313⨯--=

m m m m P a （5-2） ③体积密度 231m m D m D l b -⋅=

（5-3） ④真气孔率

P t =

%100⨯-t

b t D D D （5-4） ⑤闭口气孔率

P C=P t-P a（5-5）——干燥试样的质量，g

式中 m

1

——饱和试样的表观质量，g

m

2

m

饱和试样在空气中的质量，g

3——

D

——试验温度下，浸渍液体的密度，g/cm3

l

——试样的真密度，g/cm3

D

t

3．试验误差

1）同一试验室、同一试验方法、同一块试样的复验误差不允许超过：

显气孔率0.5% 吸水率0.3% 体积密度0.02 g/cm3

2）不同一试验室、同一块试样的复验误差不允许超过：

显气孔率1.0% 吸水率0.6% 体积密度0.04g/cm3

（六）实验注意事项

1）制备试样时一定要检查试样有无裂纹等缺。

2）称取饱吸试样在空气中的重量时，用毛巾抹去表面液体操作必须前后一致。3）要经常检查天平零点以保证称重准确。

（七）思考题

1．设已测出陶瓷制品的真密度，试求真气孔率与闭口气孔率？

2．怎样描述陶瓷制品的烧成质量与吸水率的关系？

3．真气孔率、开口气孔率、闭口气孔率、吸水率与体积密度的含义是什么？4．测定真气孔率、开口气孔率、闭口气孔率、吸水率与体积密度能反映陶瓷制品的哪几项指标？

1.制品气孔率的因素是什么？

实验六线收缩率的测定

（一）实验目的

1.了解粘土或坯料的干燥收缩率与制定陶瓷坯体干燥工艺的关系。

2.了解由粘土或坯料的干燥及烧成收缩率及由收缩所引起的开裂变形等缺陷的

出现，为确定配方、制定干燥制度和烧成制度提供合理的工艺参数依据。

3.掌握测定粘土或坯体干燥收缩率的实验原理及方法。

4.了解粘土或坯体产生干燥和烧成收缩率的原因与调节收缩的措施。

（二）实验原理：

可塑状态的粘土或坯料在干燥过程中，随着温度的提高和时间的增长，有一个水分不断扩散和蒸发，重量不断减轻，体积和孔隙不断变化的过程。开始加热阶段时间很短，坯体体积基体不变，当升至湿球温度时，干燥速度增至最大时即转入等速干燥阶段，干燥速度固定不变，坯体表面温度也固定不变，坯体体积迅速收缩，是干燥过程最危险阶段。到降速阶段，由于体积收缩造成内扩散阻力增大，使干燥速度开始下降，坯体的平均温度上升。由等速阶段转为降速阶段的转折点叫临界点，此时坯体的水分即为临界水分。降速阶段坯体体积收缩基本停止。在同一加工方法的条件下。随着坯料性质的不同，它在干燥过程中水分蒸发的速度和收缩速度以及停止收缩的水分（临界水分）也不同。在烧成过程中，由于产生一系列物理化学变化如氧化分解、气体挥发、易熔物熔融成液相，并填充于颗粒之间，粒子进一步靠拢，进一步产生线性尺寸收缩与体积收缩。

粘土或坯料干燥过程中线性尺寸的变化与原始试样长度之比值称为干燥线收缩率；烧成过程中线性尺寸变化与干燥试样长度之比值称为烧成线收缩率；坯体总的线性尺寸变化与原始试样长度之比值称为总线收缩率。

对某些在干燥过程中易于发生变形、歪扭的试样，必须测定体积收缩。

粘土或坯料干燥过程中体积的变化与原始试样体积之比值称为干燥体积收缩率；烧成过程中体积的变化与干燥试样体积之比值称为烧成体积收缩率；坯体总的体积变化与原始试样体积之比值称为总体积收缩率。

分子间内聚力、表面张力等是产生收缩的动力。

影响粘土或坯体高燥性能的因素很多，如颗粒大小、形状、可塑性、矿物组成、吸附离子的种类和数量，成型方式等。一般粘土细度越高的可塑性越大，收缩也大，干燥敏感性越大。

粘土或坯料的干燥收缩对制定干燥工艺规程有着极度其重要的意义。干燥收缩大，干燥过程中就容易造成开裂变形等缺陷，干燥过程就应该缓慢平稳。工厂中根据干燥收缩率确定毛坯、模具及挤泥机出口的尺寸，根据强度的高低选择生坯的运输方式和装窑方式。

（三）仪器设备

卡尺（精确度0.02mm），烘箱，电炉、天平，试样压制模具

（四）实验步骤：

1．把塑性泥料放在铺有湿绸布的玻璃板上，上面再盖一层湿绸布，用专用碾棒进行碾滚。碾滚时，注意换方向，使各方面受力均匀，最后轻轻滚平，用专用模具切成50×50×8 mm试块5块，小心地置于垫有薄纸的玻璃板上，随即用划线工具在试块的对角线上安上互相垂直相交的长50 mm 的二根线条记号，并编上号，记下长度L0。

2．制备好的试样在室温下阴干一到两天，阴干过程中要翻动，不使试样紧贴玻