国家标准 GB/31057.2一2018 颗粒材料物理性能测试第2部分振实密度的测量 Gramlarmaterials一Physielproperties一Part2;Determinationoftapdensity 2018-12-28发布 2019-07-01实施国家市场监督管理总局发布币国国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T31057.2一2018 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义原理测量装置样品准备测量步骤 8 振实密度的计算不确定度 10测试报告附录A资料性附录)部分粉体样品的振动次数的选择附录B(资料性附录)振实密度测试报告附录c(资料性附录)不确定度的评估
GB;/T31057.2一2018 前言 GB/T31057《颗粒材料物理性能测试》分为3个部分 -第1部分:松装密度的测量; -第2部分:振实密度的测量 -第3部分:流动性指数的测量本部分为GB/T31057的第2部分本部分按照GB/T1.l一2009给出的规则起草本部分由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会(SAC/TC168)提出并归口本部分起草单位;北京市理化分析测试中心,北京硕瑞伟业控制技术有限公司、池州市富华粉体科技有限公司,北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司、丹东市百特仪器有限公司、国家非金属矿深加工产品质量监督检验中心.北京粉体技术协会,科学院过醒工程研究所,国家纳米科学中心-计量科学研究院-中机生产力促进中心本部分主要起草人高原、方勤、叶志美、李群,宋正启、李宏毅、李力、董青云,李兆军、张涛、马姜、范文浩,方荣、周素红,余方、张文阁、高洁,侯长革
GB;/T31057.2一2018 颗粒材料物理性能测试第2部分振实密度的测量范围 GB/T31057的本部分规定了颗粒材料振实密度测试的术语、定义及测试方法本部分适用于平均粒径为5m5mm的粉体材料的振实密度测量规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注目期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T5314粉末冶金用粉末取样方法 GB/T31057.1颗粒材料物理性能测试第1部分;松装密度的测量术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 振实密度tapdensity 在规定条件下粉体经振实后所测得的单位体积的质量 3.2 固定质量法fixedmassmethodl 称量一定质量的粉体,振实后测量其体积值,计算得到其振实密度的方法 3.3 固定体积法fixedvolumemethod 粉体经振实后取一定体积,称量其质量,通过计算得到振实密度的方法原理将定量的粉体装人容器中,在规定条件下进行振动后,测得粉体质量和体积,计算粉体的振实密度测量装置 5.1量筒采用经校准的容积分别为25mlL和100mL的两种具有三面刻度的透明量简 25mL量筒最小分度为0.5mL.,其容量允差为士0.25mL;100ml量筒最小分度为1.0mL.,其容量允差为士0.50mL 注:对于特殊稀缺样品,可选用容积为10mL(最小分度为0.2ml,其容量允差为0.10mL)的经校准的量筒 5.2组合量筒组合量筒由上套筒和经校准的固定体积量筒组成
GB/T31057.2一2018 5.3振实装置采用一种凸轮转动的方法,使得定向滑杆上下滑动,敲击砧座,使量筒内的粉体逐渐被振实其振幅为3mm,每分钟振动250次士15次装置示意图1所示说明: -量筒(或组合量筒); 夹紧装置 -定向滑杆; 定向轴套 -凸轮机构量筒或组合量简)的设计应保证;振实实验过程中,粉体不向外飞溅振实装置示意图
GB;/T31057.2一2018 5.4天平精度优于0.01g 注，对于特殊稀缺样品,天平精度优于0.001g 样品准备 6.1选择量筒试验时依据GB/T31057.1所测量的松装密度和样品量来选择量筒(见表1) 样品量极少的样品可选用容积为10mL的量筒表1振实密度试验所用量筒和样品量量筒(或组合量筒)容积/nm 试验样品质量/g 样品松装密度/(g/cm' ml 100.0士0.5 25 50.0士0.2 2~4 20.0士0.l l一2 100.0士0.5 100 50,0士0.2 6.2取样规则和方法按GB/T5314规定的取样规则及制样方法进行 6.3样品状态按样品接受状态进行实验测量步骤 7.1方法的选择对于不易粘在量简上的粉体样品,应选用固定质量法对于易粘在量简上的超细粉体样品,应选用固定体积法 7.2固定质量法 7.2.1用试管刷擦净量筒内壁,也可用溶剂(如乙醇或丙酮等)清洗,但在使用前进行彻底干燥样品称量应精确到Q.01 7.2.2 g 7.2.3将称量好的样品装人清理干净的量简内,应注意尽量使粉体表面基本处于水平状态,然后将量筒固定在支座上开始振动至体积无明显变化注部分样品振动次数参见附录A. 7.2.4完成振动后,如果粉体上表面是水平的,可直接读出体积值;如果振实的粉体上表面不是水平的,则用振实后粉体上表面的三条刻度读数的平均值来确定振实体积
GB/T31057.2一2018 7.3固定体积法 7.3.1称量已标定过的空量筒质量(mi),应精确到0.01g 7.3.2将足够量样品倒人组合量筒内,然后将组合量筒固定在支座上开始振动至体积无明显变化 7.3.3卸下组合量筒的上套筒 7.3.4用刮板刮平量简口上多余的样品,刮板应无粘连 7.3.5称量量筒质量(me) 7.4记录结果 7.4.1记录结果中宜包括附录B中所有信息 7.4.2记录所有未在本标准中说明的操作细节,特别是对结果可能有影响的辅助操作细节 8 振实密度的计算振实密度由式(1)计算 n p三 4 式中 -振实密度,单位为克每立方厘米(g/cm=); p -粉体的质量,单位为克(g); 71 粉体振实后的体积,单位为立方厘米(cmi'). 取三次称样测量结果的算术平均值 9 不确定度振实密度的测量需要至少取8次测量结果进行不确定度的计算其不确定度主要来源包括测量重复性引人的不确定度称重用分析天平的最大允差引人的不确定度; 密度杯校准引人的不确定度不确定度的评估方法,参见附录c 对存放环境有要求的样品,不确定度还应包括温度、湿度等因素测试报告 10 测试报告(参见附录B)应包括且不仅限于以下内容标准信息; 测试信息,测量条件; 如果样品被烘干,应注明烘干工艺; 至少3次测量结果的算术平均值作为最终结果; 所有未在标准中说明的操作细节,或对结果可能有影响辅助操作细节
GB;/T31057.2一2018 录附 A 资料性附录部分粉体样品的振动次数的选择部分粉体样品的振动次数的选择参见表A.1 表A.1部分粉体样品的振动次数样品类型振动次数/次咖啡类粉体 300 药品类粉体 500 625 奶粉类粉体工业颗粒(水泥、氧化铝粉等 1000 3000 金属类粉体注:有特殊要求时,由供需双方协商
GB/T31057.2一2018 附录 B 资料性附录) 振实密度测试报告振实密度测试报告如下振实密度测试报告样品信息样品名称颜色/状态其他测试信息相对湿度温度松装密度所用量筒体积依据标准前处理条件样品质量振实体积振实密度检验员检验日期
GB;/T31057.2一2018 附录 C 资料性附录不确定度的评估目的 C.1 对振实密度测量结果进行不确定度评定 C.2数学模型振实密度不确定度评估的数学模型由式(C.1)得到 C.1 0，三式中: 颗粒材料的质量,单位为克(g); mn -颗粒材料振实后的体积,单位为立方厘米(cm') C.3不确定度来源测量不确定度主要包括以下几个分量质量测量重复性引人的不确定度体积测量重复性引人的不确定度; -材料振实程度引人的不确定度; -称重用分析天平的最大允差引人的不确定度; -量筒(或量杯)校准引人的不确定度 C.4各分量引入不确定度的评定 C.4.1固定质量法的测量不确定度评定 C,4.1.1概述对于固定质量法-颗粒材料的振实程度不同导致其体积产生变化,因此体积测量重复性引人的不确定度与材料振实程度引人的不确定度均包含在同一样品重复振实测量的体积测量结果不确定度之内 C.4.1.2质量测量重复性引入的不确定度ui.(m)的评定质量测量重复性引人的不确定度可通过连续测量得到,采用A类评定对样品进行n次称重测量,得到n个质量测量结果(n>8),采用贝塞尔式(C.2)计算单次测量标准差S(m) (m一m , s(mn= C.2
GB/T31057.2一2018 式中 -测量次数; 粉体振实后的质量,单位为克(g) m m -多次测量粉体振实后的质量的平均值,单位为克(g) 相对标准不确定度ui(m)由式(C.3)计算 s(77 C.3 u1em nn 式中 -样品质量单次测量标准差,单位为克(g). s(m C.4.1.3体积测量结果的不确定度ui.()的评定体积测量重复性引人的不确定度可通过连续测量得到,采用A类评定对样品进行n次振实测量,得到月个体积测量结果(n>8),采用贝塞尔式(c,4)计算单次测量标准差s(V): s(V= >M-w C.4 式中测量次数 V -粉体振实后的体积,单位为立方厘米(cem'); V 多次测量粉体振实后的质量的平均值,单位为克(g) 相对标准不确定度uiV)由式(C.5)计算 s(V ,(V'= (C.5 u1e 式中 s(V -样品体积单次测量标准差,单位为立方厘米(em') C.4.1.4称重用分析天平的最大允差引入的不确定度u.(m)的评定由分析天平的检定证书得到其最大允许误差Am,以矩形分布估计其所引人的相对不确定度 usm(m)由式(C,6)计算: Amn m (C,6 u2re m 式中分析天平的最大允许误差,单位为克(g) mn C.4.1.5量筒校准引入的不确定度um(V)的评定由量简的检定证书得到其最大允许误差AV,以矩形分布估计其所引人的相对不确定度u(V)由式(C.7)计算 (V C.7 u2r V 式中 V -量简筒的最大允许误差,单位为立方厘米(em')
GB;/T31057.2一2018 C.4.1.6合成不确定度合成不确定度u.(.)由式(C.8)计算 u.p.=、um十um十uV十uV C.8 式中 -质量测量重复性引人的相对标准不确定度,%; 41m1 分析天平引人的相对标准不确定度,%; u2m(mn (V -体积测量重复性引人的相对标准不确定度,%; u1l 量筒引人的相对标准不确定度,% u2(V' C.4.1.7扩展不确定度取包含因子友=2,扩展不确定度U,由式(C.3)计算 U,=2u,(p. C.9 式中: 合成不确定度,% u.(p. C.4.2固定体积法的测量不确定度评定 C.4.2.1概述对于固定体积法,颗粒材料的振实程度不同导致其质量发生变化;此外,除去量杯中多余粉体的定容过程所引人的体积测量重复性不确定度也通过样品质量的测量得到反映因此固定体积法质量测量结果的不确定度包含了质量测量重复性、体积测量重复性以及材料振实程度所引人的不确定度分量 C.4.2.2质量测量结果的不确定度ui.(m)的评定对样品进行n次振实测量,得到n个质量测量结果(n>8),按式(C.2)和式(C.3)计算不确定度 C.4.2.3称重用分析天平的最大允差引入的不确定度的.(m)的评定参见c.4.1.4 C.4.2.4量杯校准引入的不确定度u2(V)的评定参见C.4.1.5 C.4.2.5合成不确定度合成不确定度u.(p.)由式(C.10)计算 V C.10 Mm(p,=Vuim十u(m十" 式中 -质量测量重复性引人的相对标准不确定度,% u1(m 分析天平引人的相对标准不确定度,%; am ，ro ,w 量杯引人的相对标准不确定度,% u2l C.4.2.6扩展不确定度参见C.4.1.7

颗粒材料物理性能测试第2部分：振实密度的测量GB/T31057.2-2018

颗粒材料的振实密度是指在一定体积内所包含的颗粒质量。振实密度的大小与颗粒间的空隙大小、颗粒形状、表面性质等因素有关。测量振实密度可以帮助我们了解颗粒材料的物理性能，对于材料的选择和应用具有重要的意义。

根据GB/T31057.2-2018标准，振实密度的测量方法分为两种，即单次振荡法和累计振荡法。下面将分别介绍这两种方法的具体步骤。

单次振荡法

单次振荡法是通过一次振荡，来确定颗粒材料的振实密度。具体步骤如下：

将清洁干燥的容器放入振荡器上，记录容器质量m1；
在容器中加入一定量的颗粒材料，记录容器和颗粒材料的总质量m2；
将振荡器振动一定时间，使颗粒材料充分振实，停止振动；
取出容器并记录其质量m3。

通过上述步骤可以得到颗粒材料的振实密度ρ，公式为：

$\Large \rho=\frac{m_2-m_1}{(V_2-V_1)\cdot{g}}$

其中，V1为容器的有效容积，V2为容器加入颗粒后的总体积，g为重力加速度。

累计振荡法

累计振荡法是通过多次振荡，来确定颗粒材料的振实密度。具体步骤如下：

将清洁干燥的容器放入振荡器上，记录容器质量m1；
在容器中加入一定量的颗粒材料，记录容器和颗粒材料的总质量m2；
将振荡器振动一定时间，停止振动并记录容器和颗粒材料的总质量m3；
取出容器并记录其质量m4；
重复第三步至第四步，直到多次振动后质量稳定。

通过上述步骤可以得到颗粒材料的振实密度ρ，公式为：

$\Large \rho=\frac{m_2-m_1}{(V_3-V_1)\cdot{g}\cdot{n}}$

其中，n为振荡次数，V1为容器的有效容积，V3为容器加入颗粒后的总体积。

通过单次振荡法和累计振荡法测量得到的振实密度具有一定的差异。在实际应用中，可以根据需要选择不同的测量方法。

总之，振实密度的测量方法是比较简单的，但要求严格的物理性能测试方法。在颗粒材料的应用和开发过程中，合理使用振实密度的测量结果可以帮助我们更好地了解材料的特性，提高生产效率和产品质量。