一种纤维密度的测定方法
【专利摘要】本发明涉及纤维密度检测的领域，具体公开了一种纤维密度的测定方法，采用容量瓶做测定容器，以煤油做测定介质，利用阿基米德原理，检测纤维密度。本发明的测定方法操作简单、测定结果准确度高、成本低，适合实验室、工程现场等多种场合的纤维密度测定。
【专利说明】-种纤维密度的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及纤维密度检测的领域，具体公开了一种纤维密度的测定方法。
【背景技术】
[0002] 在渐青混凝±中使用纤维，已有二十多年历史，生产渐青玛蹄脂碎石混合料（SMA) 时必须使用纤维稳定剂，目前最常用的是木质素纤维，包括絮状和颗粒状两种类型。纤维在 SMA中的作用有W下方面；1)纤维在混合料中W-种=维的分散相存在，可W起到加筋作 用；2)纤维可W使渐青矿粉胶团适当分散，防止路面出现泛油现象；3)纤维能充分吸收渐 青，减少游离的渐青，使渐青用量增加，提高渐青膜厚度，提高混合料的耐久性；4)纤维均 匀地分散渐青混合料中，提高了渐青与集料之间的粘附力，使渐青膜处于比较稳定的状态， 显著提高高温稳定性。密度是表征纤维高分子材料物理性能的一个重要参数，其大小取决 于其自身组成物质成分、内部微观结构和形态结构。不同纤维的内部结晶度不同，纤维密 度也不同，因此，纤维密度的测定可W提供纤维的均匀度、材料种类等信息，为评定纤维 的品质提供了参考，为纤维鉴别提供依据，对于纤维的性能和结构具有实际意义。纤维是 SMA混合料不可或缺的组成部分，《公路渐青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)规定，计 算SMA混合料的最大理论相对密度时，纤维部分的比例不得忽略。混合料的最大相对理论 密度直接影响着混合料的最重要的体积指标空隙率，相同条件下，若计算得到的最大相对 理论密度比实际值大，则混合料的空隙率比实际值偏大，可能导致路面泛油、推移等病害的 出现，严重影响路面使用性能。纤维的用量和密度直接影响混合料最大相对理论密度的计 算结果，该就意味着纤维密度是影响SMA混合料体积指标和路用性能的一个重要因素。纤 维的用量在SMA混合料配合比设计时就已经确定，但是针对渐青混合料中使用的木质素纤 维的密度如何测定并无定论。
[0003] 常用的纤维密度测定方法主要有四种，分别为比重瓶法、液体置换法、密度梯度管 法和气体容积法。比重瓶法对纤维试样要求低，无需己離浸泡去油，操作过程相对简单，精 度要求较高；液体置换法简便易行，测定值较为稳定，适合大批量连续试验，但是气泡是否 脱尽将对试验结果产生较大影响；密度梯度管法适合于天然纤维W及一些密度较小的合成 纤维与化学纤维，准确度较高，但是操作步骤繁琐，较难配制线性良好、密度范围合理的密 度梯度柱。气体容积法方法简单，试验误差�。雀撸屎洗笈苛馐裕瞧魃璞缸� 金投入大，测试成本较高。
[0004] 上述几种方法中，目前应用较多、较为成熟的测定方法为比重瓶法，它是根据阿基 米德原理设计的；将试样置于一定体积的比重瓶内，加入介质液体后，用加热沸腾和/或 抽真空的方式排除试样所吸附的气体，根据测出的液体的质量和液体的密度计算出试样的 体积，从而算出试样的密度。《公路渐青路面施工技术规范HJTG F40-2004)中建议采用比 重瓶法测定木质素纤维的密度，但并未提出采用何种液体介质及具体的试验方法。参考已 有的资料，比重瓶法通常采用的是容积为50ml的比重瓶，样品质量为0. 5-1. Og，天平精度 为Img，液体介质通常采用蒸馈水。该种方法的缺点是；（1)样品体积往往占据比重瓶的很 大一部分容积，导致蒸馈水的加入受限，影响纤维的充分浸泡。（2)蒸馈水很难完全浸润纤 维，较多纤维悬浮在蒸馈水之上，影响液面读数的精准。（3)由于采用的样品质量�。匝椴� 作过程须严格控制，对试验环境、仪器设备和操作人员都提出了极高的要求。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种纤维密度的测定方法，其 操作简单、准确度高、成本低。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用W下技术方案予W实现。
[0007] 一种纤维密度的测定方法，其特征在于，包括W下步骤：
[000引步骤一，取洁净、干燥的容量瓶，称取容量瓶质量，记为叫。
[0009] 步骤二取纤维，称取纤维质量，记为m2;将纤维放入容量瓶中，再向容量瓶中注入 煤油，直到煤油液面接近容量瓶的标准刻度线；纤维在煤油中浸泡后，将容量瓶置于25°C 恒温水浴中保温，再排除纤维中的气泡，然后用滴管添加煤油直到煤油液面的凹线与容量 瓶的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为m3。
[0010] 步骤=，倒出容量瓶中的纤维和煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶外部， 并将容量瓶干燥至恒重；在容量瓶中注入煤油直到煤油液面接近容量瓶的标准刻度线，再 将容量瓶置于25°c恒温水浴中保温，然后用滴管添加煤油直到煤油液面的凹线与容量瓶的 标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为m4。
[0011] 步骤四，倒出容量瓶中的煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶外部，并将容 量瓶干燥至恒重；在容量瓶中注入蒸馈水直到蒸馈水液面接近容量瓶的标准刻度线，再将 容量瓶置于25°C恒温水浴中保温，然后用滴管添加蒸馈水直到蒸馈水液面的凹线与容量瓶 的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为mg。
[0012] 步骤五，按公式（1)计算煤油的相对密度丫 m， /打4 - /I \ 闺]二;;^ 。）
[0014] 步骤六，按公式（2)计算纤维的相对密度丫,；
[0015] 片=-7^-xy"
[0016] 即得纤维的密度。
[0017] 优选地，步骤二所述纤维在煤油中充分浸泡的时间大于等于16小时。
[0018] 优选地，步骤二到四之中任一所述25°C恒温水浴中保温的时间大于等于1小时。
[0019] 优选地，步骤二所述排除纤维中的气泡采用手动排除法或超声震荡法。
[0020] 优选地，所述纤维密度的测定方法用于木质素纤维密度的测定。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有W下优点及有益的技术效果：
[002引（1)介质适宜。本发明采用了煤油作为介质，煤油密度�。臃⒙夷芙峡斓赝耆� 浸润木质素纤维，最适宜用作纤维密度的测定。
[002引似测定准确可靠，操作简单易行。本发明利用了阿基米德原理，在比重瓶法的基 础上优化了操作步骤，使得测试的结果更为精准；同时使用大容积的容量瓶可用于测定较 大质量的纤维样本，测试结果更为准确稳定；还充分考虑了温度、浸泡时间、气泡排除的影 响，使得平行试验的误差控制在小于等于0. 02范围内，稳定性远高于比重瓶法。
[0024] (3)成本低。容量瓶为常见的必备容器，容易获得，采用本发明的测定方法不用另 外购买比重瓶，节约成本，方便快捷。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于该些实施例。
[0026] 选用A、B两种不同厂家的木质素纤维，分别采用本发明的测定方法和比重瓶进行 测定。
[0027] 采用本发明的纤维密度的测定方法分别测定A、B两种木质素纤维的密度，具体包 括W下步骤：
[002引步骤一，取洁净、干燥的容量瓶，称取容量瓶质量，记为mi。
[0029] 步骤二，取A或B木质素纤维，称取纤维质量，记为m2;将纤维放入容量瓶中，再向 容量瓶中注入煤油，直到煤油液面接近容量瓶的刻度线；纤维在煤油中浸泡16小时后，再 将容量瓶置于25°C恒温水浴中保温比，手动充分晃动排除纤维中的气泡，然后用滴管添加 煤油直到煤油液面的凹线与容量瓶的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶 质單'，记为nis。
[0030] 步骤=，倒出容量瓶中的木质素纤维和煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶 外部，并将容量瓶干燥至恒重；在容量瓶中注入煤油直到煤油液面接近容量瓶的刻度线，再 将容量瓶置于25°c恒温水浴中保温比，然后用滴管添加煤油直到煤油液面的凹线与容量 瓶的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为m4。
[0031] 步骤四，倒出容量瓶中的煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶外部，并将容 量瓶干燥至恒重；在容量瓶中注入蒸馈水直到蒸馈水液面接近容量瓶的刻度线，再将容量 瓶置于25°C恒温水浴中保温比，然后用滴管添加蒸馈水直到蒸馈水液面的凹线与容量瓶 的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为mg。
[0032] 步骤五，按公式（1)计算煤油的相对密度丫 m; ?4-M、
[003引 ln= - [ U 微5 -柳1
[0034] 步骤六，按公式（2)计算木质素纤维的相对密度丫 y;
[0035] Yx= -7^-X 於， （2 ) 口?，+ 口?4 -听
[0036] 其中，排除气泡也可采用超声震荡法采用超声仪排除气泡。
[0037] 为了保证测定结果的准确性，A、B两种木质素纤维各进行两组平行试验。
[003引利用比重瓶法，W蒸馈水做介质，测定A、B两种木质素纤维的密度，同样各进行两 组平行试验。
[0039] 实验结果见表1。
[0040] 表1木质素纤维密度测定结果
[0041]
【权利要求】
1. 一种纤维密度的测定方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，取洁净、干燥的容量瓶，称取容量瓶质量，记为Hl1; 步骤二，取纤维，称取纤维质量，记为m2;将纤维放入容量瓶中，再向容量瓶中注入煤 油，直到煤油液面接近容量瓶的标准刻度线；纤维在煤油中浸泡后，将容量瓶置于25°C恒 温水浴中保温，再排除纤维中的气泡，然后用滴管添加煤油直到煤油液面的凹线与容量瓶 的标准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为％; 步骤三，倒出容量瓶中的纤维和煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶外部，并将 容量瓶干燥至恒重；在容量瓶中注入煤油直到煤油液面接近容量瓶的标准刻度线，再将容 量瓶置于25°C恒温水浴中保温，然后用滴管添加煤油直到煤油液面的凹线与容量瓶的标准 刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为m4; 步骤四，倒出容量瓶中的煤油，将容量瓶内部清洗干净，擦干容量瓶外部，并将容量瓶 干燥至恒重；在容量瓶中注入蒸馏水直到蒸馏水液面接近容量瓶的标准刻度线，再将容量 瓶置于25°C恒温水浴中保温，然后用滴管添加蒸馏水直到蒸馏水液面的凹线与容量瓶的标 准刻度线平齐；擦干容量瓶外壁水分，称取容量瓶质量，记为m5; 步骤五，按公式（1)计算煤油的相对密度Ym，
即得纤维的密度。
2. 根据权利要求1所述的纤维密度的测定方法，其特征在于，步骤二所述纤维在煤油 中浸泡的时间大于等于16小时。
3. 根据权利要求1所述的纤维密度的测定方法，其特征在于，步骤二到四之中任一所 述25°C恒温水浴中保温的时间大于等于1小时。
4. 根据权利要求1所述的纤维密度的测定方法，其特征在于，步骤二所述排除纤维中 的气泡采用手动排除法或超声震荡法。
5. 根据权利要求1所述的纤维密度的测定方法，其特征在于，所述纤维密度的测定方 法用于木质素纤维密度的测定。
【文档编号】G01N9/14GK104502227SQ201410802704
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】张娟, 郭平, 马庆伟, 李艳 申请人:西安公路研究院
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