球形闭孔膨胀珍珠岩的制造方法(ⅳ)
——球形闭孔膨胀珍珠岩性能测试研究
陈世富,刘 鹏,付桂元
(信阳师范学院,河南信阳 464000)
摘 要:设计了球形闭孔膨胀珍珠岩的性能指标,并给出了测试方法.按所设计性能指
标对球形闭孔产品进行了测试和比较研究.
关键词:膨胀珍珠岩;球形闭孔珍珠岩;性能指标;测试方法
膨胀珍珠岩的性能按jc209-92规定包括堆积密度,质量含水率,粒度和导热系数.由于
球形闭孔膨胀珍珠岩产品在国内属首创,其性能指标尚无标准,笔者在研究制造方法的同时,
对产品的性能也做了研究.参照珍珠岩行业标准(jc209-92)和国外同类产品性能指标,设计
的球形闭孔膨胀珍珠岩的性能指标有:堆积密度,导热系数,粒度,成球率,漂浮品率,闭
孔率,吸水率,强度.其中堆积密度,粒度和导热系数按jc209-92测试.本文着重讨论成球
率,漂浮品率,闭孔率,吸水率,强度等性能指标及测试方法和测试结果.
1 性能指标设计与测试方法
1.1 成球率
这里"球形"非几何概念,是指在显微镜下观察,有着连续的,较为平滑的表面,外壳
凸凹棱角部分较少,形状成球形或近似球形的颗粒.
1.1.1 测试设备 实体显微镜,放大倍数160x.
1.1.2 测试方法 试样中任取100粒左右,置于显微镜下,用数学统计方法统计其中基
本为球形或近似球形颗粒的数量,算出成球率.计算公式为:
成球率(%)=
n
n1
×100%
式中:n1为球形颗粒数(个),n为颗粒总数(个).
1.2 闭孔率
通过测取单位材料微孔体积或微孔面积的方法获得.
1.2.1 测试设备 asap2000比表面及孔径分析仪.
1.2.2 测试方法 取样品若干,用比表面及孔径分析仪测取样品的总体积.微孔体积
或比表面积和微孔面积,通过下列公式计算:
闭孔率(%)=
v
vv1
×100%
式中:v为材料总体积(cm3/g),v1为孔隙(微孔)体积(cm3/g).
闭孔率(%)=
s
ss1
×100%
式中:s为材料比表面(cm2/g),s1为微孔面积(cm2/g).
1.3 吸水率
1.3.1 测试仪器设备 烘箱,200ml烧杯,布氏漏斗,滤纸,托盘天平,u型压差计,
真空泵等.
1.3.2 试验方法 取5份10g试样,在110±5℃烘干至恒重.分别置于200ml烧杯内,加
100ml水浸泡2h.将烧杯内的试样与水一同倒入真空抽滤器的漏斗内(漏斗内预先铺好滤纸),
启动真空泵,当压差为最大值时抽滤3min,然后将试样取出,称重.做5次取平均值.
吸水率(%)=
1
12
w
ww
×100%
式中:w1为烘干后试样质量(g),w2为真空抽滤后试样质量(g).
1.4 漂浮品率
1.4.1 测试仪器设备 托盘天平,烘箱.
1.4.2 试验方法 称取一定质量的矿砂放入膨胀炉内膨胀,收集膨胀后的产品放入水
中稍加搅拌,凡膨胀充分的颗粒均会浮于水面,而不膨胀,膨胀不好或杂质成分则沉于水底,
将漂浮品收集,干燥,称重,计算出其与矿砂重量的比率即漂浮品率.
漂浮品率(%)=
4
34
w
ww
×100%
式中:w4为矿砂质量(g),w3为膨胀后在水中漂浮的产品的质量(干燥后)(g).
1.5 强度
球形闭孔膨胀珍珠岩的强度采用筒压强度表示.
1.5.1 测试设备 园柱形金属筒,内径50mm,高100mm,实验压力机.
1.5.2 试验方法 取5份各250ml样品,按jc209-92中6.1.2.2,6.1.1.3方法,将样品
分别装入金属筒,然后置于压力试验机上,缓慢加压,当压力达到1.0mpa时,停止加压,测
取筒内试样实际下降的尺寸.按下列公式计算:
体积损失率(%)=
1
2
h
h
×100%
式中:h1为加压前试样高度,h2为加压后试样减少的高度.
依次做5次,取平均值.
2 测试结果与讨论
采用上述各试验方法对本项目研制的球形闭孔膨胀珍珠岩进行测试,试验结果见表1,
与国外同类产品性能比较见表2.
表1 球形闭孔膨胀珍珠岩性能测试结果
样品
堆积密度
(kg/m3)
导热系数
(w/m·k)
漂浮品率
(%)
成球率
(%)
闭孔率
(%)
吸水率
(%)
抗压强度
(1mpa压力下体积损失率%)
1# 80 0.047 96 90 92 84 46
2# 146 0.052 94 85 98 53.742
比较样 70 0.048 - - - 356 76
(多孔产品) 110 0.056 - - - 443 76
从表1中可以看出,本项研究中所设计的产品性能指标基本上能反映球形闭孔膨胀珍珠
岩的产品性能,并与传统多孔膨胀珍珠岩形成对比.对比发现:球形闭孔产品的堆积密度较
传统产品大,导热系数相差不大,吸水率和抗压强度明显优于传统产品,这说明球形闭孔膨
胀珍珠岩的综合性能确实优于传统产品.因此所设计性能指标既反映了球形闭孔产品的特
性,又使其与传统产品具有可比性.表2反映了本产品与国外同类产品性能的比较.从表2
中看,本产品与国外同类产品同样具有可比性,其产品性能达到或部分超过了国外同类产品
的性能.
表2 本产品与国外同类产品性能比较
性能指标 国外产品 本产品
堆积密度(kg/m3) 200～345 80～160
导热系数(w/m·k) 0.055～0.066 0.047～0.052
漂浮品率(%) 74～94 94～96
成球率(%) ≥60 ≥85
吸水率(%) 75～95 95～98
强度 达到黑曜岩产品强度
1mpa压力下的体积损失率
32.5%～46%
3 结束语
由于球形闭孔膨胀珍珠岩为国内首创,其性能指标尚无标准.作者研究本项产品的同时
所设计的性能指标基本上能反映了新产品的特点,同时又能与传统产品进行比较.由于作者
水平有限,所设计指标不一定全部合理,还有待于同行讨论和新品推广应用后,在实践中去
改正和完善.
——球形闭孔膨胀珍珠岩性能测试研究
陈世富,刘 鹏,付桂元
(信阳师范学院,河南信阳 464000)
摘 要:设计了球形闭孔膨胀珍珠岩的性能指标,并给出了测试方法.按所设计性能指
标对球形闭孔产品进行了测试和比较研究.
关键词:膨胀珍珠岩;球形闭孔珍珠岩;性能指标;测试方法
膨胀珍珠岩的性能按jc209-92规定包括堆积密度,质量含水率,粒度和导热系数.由于
球形闭孔膨胀珍珠岩产品在国内属首创,其性能指标尚无标准,笔者在研究制造方法的同时,
对产品的性能也做了研究.参照珍珠岩行业标准(jc209-92)和国外同类产品性能指标,设计
的球形闭孔膨胀珍珠岩的性能指标有:堆积密度,导热系数,粒度,成球率,漂浮品率,闭
孔率,吸水率,强度.其中堆积密度,粒度和导热系数按jc209-92测试.本文着重讨论成球
率,漂浮品率,闭孔率,吸水率,强度等性能指标及测试方法和测试结果.
1 性能指标设计与测试方法
1.1 成球率
这里"球形"非几何概念,是指在显微镜下观察,有着连续的,较为平滑的表面,外壳
凸凹棱角部分较少,形状成球形或近似球形的颗粒.
1.1.1 测试设备 实体显微镜,放大倍数160x.
1.1.2 测试方法 试样中任取100粒左右,置于显微镜下,用数学统计方法统计其中基
本为球形或近似球形颗粒的数量,算出成球率.计算公式为:
成球率(%)=
n
n1
×100%
式中:n1为球形颗粒数(个),n为颗粒总数(个).
1.2 闭孔率
通过测取单位材料微孔体积或微孔面积的方法获得.
1.2.1 测试设备 asap2000比表面及孔径分析仪.
1.2.2 测试方法 取样品若干,用比表面及孔径分析仪测取样品的总体积.微孔体积
或比表面积和微孔面积,通过下列公式计算:
闭孔率(%)=
v
vv1
×100%
式中:v为材料总体积(cm3/g),v1为孔隙(微孔)体积(cm3/g).
闭孔率(%)=
s
ss1
×100%
式中:s为材料比表面(cm2/g),s1为微孔面积(cm2/g).
1.3 吸水率
1.3.1 测试仪器设备 烘箱,200ml烧杯,布氏漏斗,滤纸,托盘天平,u型压差计,
真空泵等.
1.3.2 试验方法 取5份10g试样,在110±5℃烘干至恒重.分别置于200ml烧杯内,加
100ml水浸泡2h.将烧杯内的试样与水一同倒入真空抽滤器的漏斗内(漏斗内预先铺好滤纸),
启动真空泵,当压差为最大值时抽滤3min,然后将试样取出,称重.做5次取平均值.
吸水率(%)=
1
12
w
ww
×100%
式中:w1为烘干后试样质量(g),w2为真空抽滤后试样质量(g).
1.4 漂浮品率
1.4.1 测试仪器设备 托盘天平,烘箱.
1.4.2 试验方法 称取一定质量的矿砂放入膨胀炉内膨胀,收集膨胀后的产品放入水
中稍加搅拌,凡膨胀充分的颗粒均会浮于水面,而不膨胀,膨胀不好或杂质成分则沉于水底,
将漂浮品收集,干燥,称重,计算出其与矿砂重量的比率即漂浮品率.
漂浮品率(%)=
4
34
w
ww
×100%
式中:w4为矿砂质量(g),w3为膨胀后在水中漂浮的产品的质量(干燥后)(g).
1.5 强度
球形闭孔膨胀珍珠岩的强度采用筒压强度表示.
1.5.1 测试设备 园柱形金属筒,内径50mm,高100mm,实验压力机.
1.5.2 试验方法 取5份各250ml样品,按jc209-92中6.1.2.2,6.1.1.3方法,将样品
分别装入金属筒,然后置于压力试验机上,缓慢加压,当压力达到1.0mpa时,停止加压,测
取筒内试样实际下降的尺寸.按下列公式计算:
体积损失率(%)=
1
2
h
h
×100%
式中:h1为加压前试样高度,h2为加压后试样减少的高度.
依次做5次,取平均值.
2 测试结果与讨论
采用上述各试验方法对本项目研制的球形闭孔膨胀珍珠岩进行测试,试验结果见表1,
与国外同类产品性能比较见表2.
表1 球形闭孔膨胀珍珠岩性能测试结果
样品
堆积密度
(kg/m3)
导热系数
(w/m·k)
漂浮品率
(%)
成球率
(%)
闭孔率
(%)
吸水率
(%)
抗压强度
(1mpa压力下体积损失率%)
1# 80 0.047 96 90 92 84 46
2# 146 0.052 94 85 98 53.742
比较样 70 0.048 - - - 356 76
(多孔产品) 110 0.056 - - - 443 76
从表1中可以看出,本项研究中所设计的产品性能指标基本上能反映球形闭孔膨胀珍珠
岩的产品性能,并与传统多孔膨胀珍珠岩形成对比.对比发现:球形闭孔产品的堆积密度较
传统产品大,导热系数相差不大,吸水率和抗压强度明显优于传统产品,这说明球形闭孔膨
胀珍珠岩的综合性能确实优于传统产品.因此所设计性能指标既反映了球形闭孔产品的特
性,又使其与传统产品具有可比性.表2反映了本产品与国外同类产品性能的比较.从表2
中看,本产品与国外同类产品同样具有可比性,其产品性能达到或部分超过了国外同类产品
的性能.
表2 本产品与国外同类产品性能比较
性能指标 国外产品 本产品
堆积密度(kg/m3) 200～345 80～160
导热系数(w/m·k) 0.055～0.066 0.047～0.052
漂浮品率(%) 74～94 94～96
成球率(%) ≥60 ≥85
吸水率(%) 75～95 95～98
强度 达到黑曜岩产品强度
1mpa压力下的体积损失率
32.5%～46%
3 结束语
由于球形闭孔膨胀珍珠岩为国内首创,其性能指标尚无标准.作者研究本项产品的同时
所设计的性能指标基本上能反映了新产品的特点,同时又能与传统产品进行比较.由于作者
水平有限,所设计指标不一定全部合理,还有待于同行讨论和新品推广应用后,在实践中去
改正和完善.