安東帕中國
已認(rèn)證
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截至2019年底,中國公路以里程501.3萬公里,其中高速公路15萬公里,位居世界第一。正在從交通大國向交通強(qiáng)國邁進(jìn)。
水泥和瀝青是公路建設(shè)的兩個(gè)最基本的建筑材料,在整個(gè)建設(shè)過程中起到至關(guān)重要的作用。固體密度是建筑材料的一個(gè)重要特性,可以用來控制從原料粉末到形成最終產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)過程的材料質(zhì)量。水泥和瀝青等建筑材料的密度對(duì)于其生產(chǎn)及性能上起著重要作用。使用Ultrapyc 系列儀器測(cè)試骨架密度,結(jié)合Autotap測(cè)試振實(shí)密度,可以提供建筑材料的一些重要屬性參數(shù),比如粉末純度、密度和板材孔隙率。
Ultrapyc5000
Autotap
建筑材料純度
用Ultrapyc 5000 來測(cè)試商用水泥修補(bǔ)劑和白云石的骨架密度。水泥修補(bǔ)劑的主要成分是石英(2.67 g/cm3)和白云石(2.85 g/cm3),如樣品密度和這兩者的理論密度不同,說明樣品中含有不同的雜質(zhì)。由于材料是粉末,所以選擇Ultrapyc 5000的PowderProtect模式,即從參考池投氣到樣品池,以防止粉末的揚(yáng)塵,并可以設(shè)置高的目標(biāo)壓力來得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。見表1、表2,可以看到數(shù)據(jù)重復(fù)性很好。
結(jié)果表明,白云石純度在誤差范圍內(nèi)為100%。由于水泥是由多種組分混合形成,因此很難確定其純度。如果測(cè)量的骨架密度大于純石英的密度,說明雜質(zhì)是密度較高的成分,比如生石灰(CaO)。
振實(shí)密度
有些材料在制造業(yè)中用作潤滑劑。可以通過密度測(cè)試評(píng)估材料的流動(dòng)性,用下方的公式計(jì)算得到Hausner比值(HR)和壓縮指數(shù)(CI):
HR=Vo/Vf
CI=100*(Vo-Vf)/Vf
其中,V0是振動(dòng)之前的初始體積,Vf是振動(dòng)后不再具有壓縮性的最終體積。
用Autotap測(cè)試商用水泥修補(bǔ)劑的振實(shí)密度,取樣量為136.07 g。測(cè)試結(jié)果見表3,這些結(jié)果也說明水泥修補(bǔ)劑的流動(dòng)性比較差。
瀝青密度
瀝青/柏油的密度可用于在銷售產(chǎn)品時(shí),將體積換算為質(zhì)量。當(dāng)開發(fā)強(qiáng)力的新產(chǎn)品或檢測(cè)瀝青蒸餾樣品時(shí),密度值被作為將瀝青/柏油分類的依據(jù)。以前的測(cè)試遵循ASTM D70表征,過程長(zhǎng)且容易弄臟實(shí)驗(yàn)區(qū)域。安東帕康塔的Ultrapyc系列儀器使測(cè)試過程快速、簡(jiǎn)單、整潔。
測(cè)試溫度為25℃,樣品選取了一種商用瀝青替代品(一種瀝青填充物)。為了高效干凈的測(cè)試瀝青替代品的密度,測(cè)試過程使用了一次性鋁杯。如圖1所示。
圖1 (a)一次性鋁杯和樣品池,(b)一次性鋁杯放入樣品池,(c)裝入樣品
首先,測(cè)試空的一次性鋁杯體積。然后,將瀝青替代品裝滿鋁杯,并一同放入樣品池。按照參考池優(yōu)先模式測(cè)試,以減少蒸汽壓的影響,并且確保沒有材料污染儀器。整個(gè)測(cè)試包括,將樣品倒入鋁杯中,輸入測(cè)試參數(shù),進(jìn)行測(cè)試,準(zhǔn)備儀器進(jìn)行下一次的測(cè)試(處理一次性鋁杯/樣品)。整個(gè)過程在30分鐘內(nèi)可以完成,見表4、表5。
水泥塊開孔率
板材的強(qiáng)度和溶解性可以通過骨架密度計(jì)算的開孔率來評(píng)估。取水泥和瀝青替代品按照包裝的方式進(jìn)行準(zhǔn)備并硬化。將硬化的固塊材料在Ultrapyc 5000上測(cè)試,溫度控制在25℃。從表6、表7,可以看到數(shù)據(jù)良好的重復(fù)性。結(jié)合體積利用下面公式可以計(jì)算孔隙率結(jié)果,水泥為31.3%,瀝青替代品為37.6%。
%porosity=100*(VB-VS)/VB
其中,VB是幾何體積,VS是骨架體積。
Ultrapyc 5000是建筑材料密度測(cè)試的最佳選擇。其高精度的測(cè)試結(jié)果和易重復(fù)測(cè)量確保整個(gè)測(cè)試過程更加便捷簡(jiǎn)單。而且如上面所說的,對(duì)于水泥和瀝青這類建筑材料,可以進(jìn)一步表征純度和孔隙率等特性。精準(zhǔn)的骨架密度測(cè)量可以使研究人員快速評(píng)估并篩選新型材料。此外,對(duì)于瀝青測(cè)試,與ASTM D70和EN 15326等傳統(tǒng)方法相比,氣體比重法更快、更清潔、更準(zhǔn)確。
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