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、定义

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。

二、测定原理：

1、单位容器中盛满试样，测定期重量，用重量除以体积，则为密度。（密度分为干密度、湿密度、表观密度）

2、将单位体积的烘干试样浸入液体达到饱和状态，测定干燥与饱和状态的质量差，再除以干燥试样的重量，则为吸水率。

3、气孔率，用单位体积松散试样的重量与单位体积密实后的重量之差除以密实体重量，则为气孔率。

三、实验装置

万分之一分析天平、烧杯、细铜丝、试液等

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M 1。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M 2。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M 3。

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