文档介绍：材料体积密度、吸水率及气孔率的测定

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一。在陶瓷材料、耐火材料、塑料、复合材料等材料的科研和生产中,测定这三个指标对质量控制有重要意义。
本实验的目的:
1. 了解体积密度、吸水率、气孔率等概念的物理意义。
2. 掌握体积密度、吸水率、气孔率的测定原理和测定方法。
、吸水率、气孔率测试中误差产生的原因及防止方法。

材料吸水率、气孔率的测定都是基于密度的测定,而密度的测定则基于阿基米德原理。由阿基米德定律可知,浸在液体中的任何物体都要受到浮力(即液体的静压力)的作用,浮力的大小等于该物体排开液体的重量。重量是一种重力的值,但在使用根据杠杆原理设计制造的天平进行衡量时,对物体重量的测定已归结为对其质量的测定。因此,阿基米定律可用下式表示:
m1 - m2 = vd L (1)
式中, m1 —在空气秤量物体时所得物体的质量;
m2 —在液体中秤量物体时所得物体的质量;
v ——物体的体积;
d L ——液体的密度。
这样,物体的体积就可以通过将物体浸于已知密度的液体中,通过测定其质量的方法来求得。由于浸于浸液中的物体受到液体静压力的作用,所以这种方法称之为“液体静力衡量法”。
在工程测量中,往往忽略空气浮力的影响,在此前提下进一步推导可得用称量法测定物体密度时的原理公式
m1 d L
d = --------------- (2)
m1 - m2
这样,只要测出有关量并代入上式,就可计算出待测物体在温度t℃时的密度。
材料的密度,可以分为真密度、体积密度等。体积密度指不含游离水材料的质量与材料的总体积(包括材料的实体积和全部孔隙所占的体积)之比。当材料的体积是实体积(材料内无气孔)时,则称真密度。
气孔率指材料中气孔体积与材料总体积之比。材料中的气孔有封闭气孔和开口气孔(与大气相通的气孔)两种,因此气孔率有封闭气孔率、开口气孔率和真气孔率之分。封闭气孔率指材料中的所有封闭气孔体积与材料总体积之比。开口气孔率(也称显气孔率)指材料中的所有开口气孔体积与材料总体积之比。真气孔率(也称总气孔率)则指材料中的封闭气孔体积和开口气孔体积与材料总体积之比。
吸水率指材料试样放在蒸馏水中,在规定的温度和时间内吸水质量和试样原质量之比。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。
无机非金属材料难免含有各种类型的气孔。对于如水泥制品、陶瓷制品等块体材料,其内部含有部分大小不同,形状各异的气孔。这些气孔中的一部分浸渍时能被液体填充。
将材料试样浸入可润湿粉体的液体中,抽真空排除气泡,计算材料试样排除液体的体积。便可计算出材料的密度。当材料的闭气孔全部被破坏时,所测密度即为材料的真密度。
图1 液体比重天平
天平 2. 试样
有溢流孔的金属(玻璃)容器
4. 砝码 5. 接溢流出液体的容器
为此,对密度、吸水率和气孔率的测定所使用液体的要求是:密