各種材料の密度測定

1.概要

密度とは、試料固体の単位体積当たりの質量のことであり、体積の定義に応じて各種の密度(真密度、見掛け密度、かさ密度など)が定義され、その評価は様々な手法が用いられます。また各密度を用いて気孔率を求めることができます。本レポートでは、密度測定に関し、定義、測定方法を解説します。

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密度の定義・模式図

密度測定方法

測定法		幾何学的測定法	水中懸架法	気体置換法
密度		かさ密度	見かけ密度、かさ密度	見かけ密度
測定原理
測定対象	状態	固体	固体、液体	固体、粉体、多孔質体 等
	寸法	直方体、円筒形	不定形 (約10mm×10mm×10mm ～約50mm×50mm×20mm程度)	不定形 (φ15.9mm×深さ24.6mm以内)
雰囲気		大気中	大気中、水中	He
JIS規格		JIS Z 8807	JIS Z 8807、JIS R 2205、 JIS Z 2501、JIS R 1634	JIS Z 8807、JIS R1620

2.装置仕様

水中懸架法

試料を液体中に懸垂し、試料に作用する浮力を測定することによって試料の密度及び比重※を求める方法です。
不定形や大型の試料でも測定が可能です。
※比重:試料の密度と水の密度の比

気体置換法

気体に関するボイルの法則を利用して見掛け密度を測定する方法です。測定に使用する気体はHeであり,1Å(10^-10m)に近い割れ目や気孔へ浸透できる特長があります。

3.密度関連のJIS規格

4.測定事例;アルミニウムの見掛け密度測定

<試料>
材質:アルミニウム 状態:固体 形状:直方体
<測定結果>

• 試験片体積が約1cm³以上⇒文献値との差は±0.5%程度。
• 試験片体積が約0.7cm³未満⇒文献値との差は±7%程度。

• 試験片の体積が大きいほど測定精度が上がります(目安:約1cm³)。
• 試験片の体積が小さいと測定精度が下がりますが,それでも±数%程度の誤差で測定が可能です。

5.気孔率の測定

各密度から、下記の計算により、開気孔率、閉気孔率、全気孔率が求められます。

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