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粒度的測(cè)定（比重計(jì)法）檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-01 01:16:56 更新時(shí)間：2025-07-31 01:16:57

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

粒度的測(cè)定（比重計(jì)法）檢測(cè)概述

粒度測(cè)定是材料科學(xué)、地質(zhì)工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的分析技術(shù)，用于評(píng)估顆粒的大小分布及其對(duì)材料性能的影響。粒度分布直接影響材料的物理、化學(xué)性質(zhì)，如過(guò)濾效率、流動(dòng)性、反應(yīng)速率和力學(xué)強(qiáng)度。比重計(jì)法，也稱(chēng)為沉降法或密度計(jì)法，是一種經(jīng)典的粒度分析方法，其原理基于斯托克斯定律（Stokes' Law）。該定律描述顆粒在液體介質(zhì)中沉降的速度與其直徑的平方成正比，結(jié)合密度變化測(cè)量，可精確推導(dǎo)粒度分布。比重計(jì)法操作簡(jiǎn)便、成本低廉，適用于微米至毫米范圍的顆粒分析（如土壤、粉末、工業(yè)原料），尤其適合實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。本文將從檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)儀器、檢測(cè)方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面，全面解析比重計(jì)法在粒度測(cè)定中的應(yīng)用，確保分析的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。

檢測(cè)項(xiàng)目

在比重計(jì)法粒度測(cè)定中，核心檢測(cè)項(xiàng)目是顆粒的粒度分布，即樣品中不同粒徑顆粒的比例和累積量。這包括檢測(cè)等效直徑（如d10、d50、d90等關(guān)鍵值）、中值粒徑（D50）、粒度累積分布曲線和頻率分布。具體項(xiàng)目可能涉及顆粒大小范圍（通常為0.1μm至1000μm）、均勻度系數(shù)和不均勻系數(shù)等參數(shù)。這些參數(shù)幫助評(píng)估材料的整體特性，例如在建筑材料中分析土壤的滲透性，或在制藥中控制粉末的溶解速率。檢測(cè)項(xiàng)目需確保樣品具有代表性，避免因顆粒團(tuán)聚或雜質(zhì)影響結(jié)果，通常通過(guò)采樣和預(yù)處理實(shí)現(xiàn)。

檢測(cè)儀器

比重計(jì)法所需的檢測(cè)儀器包括比重計(jì)或密度計(jì)、沉降容器（如玻璃量筒或沉降管）、恒溫水浴槽、計(jì)時(shí)器和攪拌裝置。比重計(jì)是核心儀器，用于精確測(cè)量懸浮液的密度變化；沉降容器需為透明材質(zhì)（如硼硅玻璃），便于觀察沉降過(guò)程；恒溫水浴槽用于維持恒定溫度（通常±0.5°C），以消除溫度對(duì)液體粘度和沉降速度的干擾；計(jì)時(shí)器記錄沉降時(shí)間；攪拌裝置（如磁力攪拌器或超聲波分散儀）確保樣品初始均勻分散。現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)可整合電子密度計(jì)和數(shù)據(jù)記錄軟件，提高精度和效率。其他輔助儀器包括溫度計(jì)、天平和樣品篩，用于樣品預(yù)處理。

檢測(cè)方法

比重計(jì)法的檢測(cè)方法遵循標(biāo)準(zhǔn)步驟：首先，制備樣品，稱(chēng)取適量顆粒（如10-50g），通過(guò)干篩或濕篩去除雜質(zhì)，并分散在液體介質(zhì)中（常用水或乙醇，需添加分散劑如六偏磷酸鈉）。其次，將懸浮液倒入沉降容器，置于恒溫水浴中穩(wěn)定溫度（如25°C）。啟動(dòng)攪拌裝置確保均勻分散；然后插入比重計(jì)，記錄初始密度ρ0和時(shí)間t0。隨著沉降進(jìn)行，顆粒按大小分層沉降，密度隨時(shí)間下降；在固定時(shí)間間隔（如0.5、1、2、4、8、24小時(shí)）讀取密度值ρt。基于斯托克斯定律公式：d = √[18ηh / ((ρ_s - ρ_f)g t)]，計(jì)算顆粒直徑d（其中η是液體粘度，h是沉降高度，ρ_s和ρ_f分別是顆粒和液體密度，g是重力加速度）。最后，繪制密度變化曲線，利用軟件或圖表推導(dǎo)粒度分布報(bào)告。方法強(qiáng)調(diào)重復(fù)測(cè)試（至少3次）以保證重現(xiàn)性。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

比重計(jì)法粒度測(cè)定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為主，確保結(jié)果可比性和可靠性。主要標(biāo)準(zhǔn)包括ISO 13317-3:2001《粒度分析液體重力沉降法第3部分：比重計(jì)法》，該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了儀器校準(zhǔn)、樣品制備、沉降實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理要求；ASTM D422-63(2007)e2《粒度分析的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（比重計(jì)法）》，適用于土壤和地質(zhì)樣品；以及GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)章節(jié)。這些標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)范了實(shí)驗(yàn)條件（如溫度控制、液體粘度和沉降高度），數(shù)據(jù)精度（如重復(fù)性誤差≤5%），和安全措施（如使用防護(hù)手套）。遵守標(biāo)準(zhǔn)能避免人為誤差，例如要求使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行儀器驗(yàn)證，確保檢測(cè)結(jié)果滿足行業(yè)需求。