[建筑材料标准]-JCT 679-1997 玻璃平均线性热膨胀系数试验方法.pdf

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1、.I C / r 6 7 9 一 1 9 9 7 前言 本标准是根据国际标准化组织 I S O 7 9 9 1 -1 9 8 7 玻璃平均线膨胀系数试9t万法 制足的， 在技 术内容上与I S O 7 9 9 1 : 1 9 8 7 等效。 为了适应我国的国情， 同时为便于本标准的贯彻和实施， 本标准未对试验装置和仪器作过多的限 制， 只对其误差作了规定。在控制系统误差方面， 本标准作了较为详细的规定。 依据I S O 7 9 9 1 制定本标准时， 增加了试验原理一章， 还增加了试验装置的部分内容， 删去了引用标 准一章， 对I S O 7 9 9 1 的第 9 章“ 仪器校正” 的内容进行

2、了调整， 写人第 4章。 本标准的附录 A是标准的附录 本标准由中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所提出并归口。 本标准起草单位: 中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所。 本标准主要起草人: 孙德岩。 中华人民共和国建材行业标准 玻璃平均线性热膨胀系数试验方法 d C / T 6 7 9 一 1 9 9 7 G l a s s - - T h e me t h o d f o r me a s u r i n g c o e f f i c i e n t e q v I S O 7 9 9 1: 1 9 8 7 o f me a n l i n e a r t h e r ma l e x

3、p a n s i o n 1 范 围 本标准规定了在弹性固体状态下， 玻璃平均线性热膨胀系数试验方法。 适用于具有普通膨胀量的玻 璃， 不适用于石英玻璃或其它具有低膨胀系数的玻璃。 2 定义 本标准采用下列定义。 2 . 1 平均线性热膨胀系数a ( t o ; t ) : 在一定温度范围内的试样长度变化与这个温度范围的比率除以初 始长度， 所得到的值。 它可用式( 1 ) 表示 a ( t n ; t ) = i L一L L o X t - t (1) 式中: t o t 初始温度， C; 实际( 恒定或变化) 的试样温度， ; L 。 一 一 受测玻璃试样( 通常是由受测玻璃制成的棒)

4、， 在温度为t 。 时的长度， MM; L温度为t 时的试样长度， Mme 标称初始温度 t 。 为 2 0 C; 因此平均线性热膨胀系数就应表示为a ( 2 0 C; t ) o 2 . 2 简易推棒膨胀仪: 膨胀仪内只有一套试样支架， 利用仪器可以直接测出受测试样的长度变化。 2 . 3 差动推棒膨胀仪: 膨胀仪内有两套试样支架， 其中一套装配受测试样， 另外一套装配已知线性热膨 胀系数的标样， 根据标样长度变化和试样与标样的长度变化t的差值， 推算出受测试样的长度变化和受 测试样的温度。 3 原理 将试样放在膨胀仪电炉内均匀加热， 观察试样长度随温度均匀上升而伸长的情况; 或者将试样从室

5、 温开始加热至规定温度， 测定该温度区间试样的伸长。根据仪器的布t方法， 例如用紧贴试样热偶元件 的热电动势， 或根据与试样一起在仪器炉里的金属标样的长度变化等方法， 确定试样的温度。 4 装it 4 . 1 测量试样长度的仪器 最大误差不应超过。 . 0 0 1 L o , 4 . 2 膨胀仪 a )膨胀仪应能测定试样在 2 X 1 0 - s L 。 范围内的长度变化; b )试样支架应保证试样牢固地安装在其位置上， 并且在试验过程中应保证试样与推棒的同轴度见 国家建筑材料工业局1 9 9 7 一 0 8 一 2 2 批准1 9 9 8 一 0 1 一 0 1 实施 J C / r 6 7

6、 9一1 9 9 7 附录 A( 标准的附录) 。 口 如果试样支架或推棒是由石英玻璃制成， 则应符合 7 . 2的规定; d )膨胀仪应定期进行校正， 校正方法见 4 . 6 ; e )用于监测试样长度变化的膨胀仪设备， 对试样产生的最大压力不得大于 1 5 0 k P a 。直接影响测量 结果的膨胀仪传动机构头部和仪器金属连接部件， 温度应在 2 0 -2 3 C 之间， 且在每个阶段， 温度的波动 不得大于士1 C。 4 . 3 电炉 电炉与膨胀仪相连接， 电炉温度应能达到试样转变温度以上5 0 C。 在试验温度范围内， 电炉应能保 证试样的温度分布均匀， 整个试样长度的最大温度误差为士

7、2 C 4 . 4 炉温控制仪器 在试验过程中， 电炉的升温速度应能控制在5 C / m 二士1 C / m i n ( 见6 . 1 ) ， 而降温速度， 根据5 . 2中 的退火程序， 应能控制在2 C / mi n 士0 . 2 C / mi n 4 . 5 测温装置 测温元件在整个温度变化范围内的测温精度应为士2 C。 当由标样的膨胀量推导受测试样的温度时， 标样与受测试样的温度应相同。 并且宜使用一致熔融点 的合金材料作为标样。 4 . 6 参考材料 为了检验整个设备是否正常操作， 可使用已知平均线性热膨胀系数的参考材料试样进行性能检验 和计算 推荐参考材料如下: 如s . 2 那样

8、退火的透明石英; 化学纯净铂。 参考材料试样的形状、 尺寸应与通常使用在设备上的试样相同。 应保证参考材料的热膨胀性质在试验中的稳定性。 如果参考材料是一种玻璃， 则应根据5 . 2 进行退 火或重新退火 5 试样及其制备 5 . 1 形状和尺寸 试样通常为棒状。 它的形状取决于膨胀仪的类型。 试样长度至少应是膨胀仪测量精度的5 X1 0 倍。 试样可具有直径为5 m m的圆截面， 也可具有5 m m X 5 m m的方截面， 并且长度为2 5 - 1 0 0 m m。 在某 些情况下， 试样的截面积可为l 0 0 m m “ 5 . 2 制备 试样在进行试验之前， 应经过退火处理。将试样加热

9、至转变温度以上约3 0 C， 然后以2 C/ mi n 士 0 . 2 C / m i n的降温速度冷却至转变温度以下约1 5 0 C， 之后在自然通风的空气中冷却至室温。 退火后， 试样端面应加工， 使两端面平行， 且平整， 并保证其端面与试样主轴垂直。 53 试样的数量 试验试样两个 6 程序 6 . ， 试验温度范围的选择 本标准第 2 . 1 规定， 标称温度为2 0 C。 但由于实际情况， 试验应从 1 8 -2 8 C 之间开始。 理想的终止 温度为 2 9 0 C蕊t 3 1 0 C。如果试验中不能以此温度作为终止温度， 那么可以选择的代替值是 1 9 0 C蕊， 镇2 1 0

10、C， 或者， 在特殊情况下， 可选择的代替值是 9 5 0C 簇t 1 0 5 及 3 9 0 C 镇t 成4 1 0 C。这些温度范围 J C / T 6 7 9 一 1 9 9 7 的标称值是 3 0 0 C , 2 0 0 C , 1 0 0 C 、 和4 0 0 C . 温度值和温度差的读数应精确至2 C。计算线性热膨胀系数时， 应使用实际温度值， 表示试验温度 范围应使用与实际值相对应的标称值( 见 7 . 4 ) 。 6 . 2 初始长度的确定 在初始温度t 。 下， 确定退火后试样的初始长度， 并精确至 0 . 1 0 0 。然后， 将试样放置在膨胀仪支架 上， 在进行试验之前，

11、 应静置 5 mi n . 6 . 3 在动态加热制度下测定平均线性热膨胀系数 在初始温度t 。 时确定膨胀仪的位置， 并取此位置读数为零。 将炉温控制仪器调至理想的加热程序， 均匀加热。升温速度不应超过 5 C / mi n ， 直至炉温达到预想终 I t 温度， 记录温度 t 和相应的膨胀仪读数 AL。 由于膨胀仪读数 L m . . . 是在温度从t 。 升到 t 的过程中记录的， 所以应明确热电偶测得的温度是炉 温， 这一温度与试样之间存在着一定温差， 必要时应加以修正。修正值可通过与静态加热制度下的测量 值的比较进行确定。 6 . 4 在静态加热制度下测定平均线性热膨胀系数 在温度为

12、t 。 时， 确定膨胀仪的位置， 并取此位置读数为零。在 2 0 mi n内， 将电炉升温至预想终止温 度z ， 将炉温变化控制在士2 C之间。读取 A / _ ，的读数。 注:使用动态加热制度( 见 6 . 3 ) 能在一个试验过程中得出一系列与不同的t 值相应的 a ( t; t ) ; 使用静态加热制度 ( 见 6 . 4 ) 只有一个终止温度值 i ， 但在这个温度范围内测得的 a ( t; t ) 具有更高的精确性 7 试验结果 了 . 1 终止长度 根据在温度 L 时的膨胀仪读数 A L . . . ， 以确定试样终止长度 L， 按式( 2 ) 计算 L=L . +A L . -

13、， 十 L Q 一 L a 。 (2) 式中: O L Q和 L 。 为试样支架和膨胀仪的修正量， 它们的详细说明见7 . 2 和 7 . 3 . 了 . 2 修正量 7 . 2 . 1 试样支架的修正量 如果是简易推棒式膨胀仪， 则式( 2 ) 中的修正量t 1 L Q即为沿试样方向膨胀的试样支架的膨胀量。 这 里， 试样支架在温度为t 。 时， 试样长度为 L Q . 如果是差动推棒式膨胀仪， 则式( 2 ) 中的修正量 L 即为标样的膨胀量， 这里， 标样在温度为c 。 时， 试样长度为 L o . 对于以上两种情况， 修正量A L a可按式( 3 ) 计算: O L Q =L o a

14、Q ( t -t , ) (3) 式中: a s 是( 对于简易推棒膨胀仪) 制成试样支架的材料平均线性热膨胀系数; 或者是( 对于差动推 棒膨胀仪) 制成标样的材料的平均线性热膨胀系数。 如果试样支架， 推棒或标样是由石英玻璃制成， 则可使用表 1中所列的a s值。 膨胀仪的这些部分或 标样如果是第一次使用， 在使用之前应退火。退火过程为， 1 1 0 0 C 保温7 h , 然后以。 . 2 C / m i n的冷却速 度， 从 1 1 0 0 C冷却至 9 0 0 C . 为避免石英玻璃析晶， 其表面应在退火前进行清洗。建议用分析纯无水乙醇清洗两次， 清洗后应避 免手指粘碰。 3 2 9

15、 J C / T 6 7 9 一 1 9 9 7 表 1 透明石英的平均线性热膨胀系数 a s 沮度范围， a Q的值C一 2 0 - -1 0 0 2 0- 2 0 0 2 0- - 3 0 0 2 04 0 0 0 . 5 4K1 0 - 1 0 . 5 7 只1 0 - fi 0 . 5 8K1 0 0 0 . 5 7 又1 0 - 注: 如果膨胀仪加热至 7 0 0 U以上， 表中的值将改变 7 . 2 . 2 膨胀仪修正量 由于在试样和膨胀仪之间， 温度分布是不规则的， 故应确定膨胀仪修正量。 L。 确定膨胀仪修正量， 应通过一种空白试验进行。 对于简易推棒膨胀仪， 空白试验的试样应

16、由与膨胀仪相同的材料制成 尺寸应与通常使用在设备上 的试样相同， 如果这种材料是石英玻璃， 空白试验的试样应按 7 . 2 . 1 的规定进行退火 对于差动推棒膨胀仪， 可以用两个相同的材料， 任意一种适当的材料作空白试验试样。 了 . 3 空白试验和测定玻璃线性热膨胀系数的试验应在相同的条件下进行。 7 . 4 平均线性热膨胀系数的计算 计算平均线性热膨胀系数 a ( t o ; t ) 时， 应将测定值L o , A L - . 修正I t 和t o , t 的实际值( 如果是在动态 加热制度下进行的试验， 则可对t 进行修正) 引人式( 4 ) . a ( t ; t ) =李X A L

17、 _ + A L Q - A L 8 石。t - t o (4) 计算- ( 2 0 C . 3 0 0 C) , a ( 2 0 C , 2 0 W C) , - ( 2 0 C , 1 0 0 0C ) 或者a ( 2 0 0C, 4 0 0 C) ， 如果计算值 a ( 2 0 0C; t ) 小于l o x 1 0 - 一 ， 则应取两位有效数字; 如果a ( 2 0 C ; t ) 大于 l o x 1 0 - 0 一 ， 则应取 3 位有效数字。 如果两个试样的计算值的差小于0 . 2 X 1 0 -一 ， 则取平均值， 如果大于 。 . 2 x 1 0 - 一 ， 则应选择 另外

18、两个试样重新进行试验。 8 试验报告 试验报告应包括以下内容: a )说明， 受检玻璃试样的种类和编号标记; b )试样的形状、 尺寸和数量; C 推棒式膨胀仪的种类; d )试验过程( 是动态加热制度， 还是静态加热制度) ; e )平均线性热膨胀系数的值 a ( t o ; t ) ， 采用 1 0 - 6 一 的表示方法。 对于温度 t a , t ， 应使用标称温度( 见 7 - 4 ) J C / T 6 7 9 一 1 9 9 7 附录A ( 标准的附录) 试样与推棒同轴度的调整 试样和推棒应尽量同轴， 并且应在轴线内测量L 。 的值。 实际上， 试样的轴线与推棒的轴线存在微小 的

19、偏差。 此偏差只有在整个试验过程中保持不变时， 才能将其忽略不计。 应保持推棒运动方向与有效的 膨胀方向相同。 同轴度的改变( 例如由于仪器振动产生的同轴度改变) 应通过采用图Al 或图A 2 所示的 装置避免。 减小坚直的试样支架与试样的同轴度改变的装置如图A1 所示。 轻轻摇动用铂丝制成的导向装置， 可以使试样和推棒获得稳定的联接， 即可限制水平方向( 横向) 位移。 由热膨胀产生的竖直方向( 轴向) 运 动则不受影响。 1 一用石英玻瑞制成的试样固定管， 具有平面与管轴线垂直的膨胀仪底座和尾封; 2 一用石英玻瑞制成的推棒; 3 一推 棒导向装I， 由铂丝制成 直径为 0 . 5至 1

20、.m; 4 一试样导向装f， 由铂丝侧成. 直径为 0 . 5 $ 1 . m, 注: 在底座与推棒之间， 为便于更换试样， 将固定管切除一半。 图Al 在近似竖直操作的膨胀仪中， 试样固定方法例图 在水平方向操作的膨胀仪中， 保证试样与推棒的同轴度的方法如图A 2 所示。 试样的支撑由四个辊 珠、 圆柱形推棒和辊珠座组成。推棒的支撑由两个适当直径的辊珠组成。轻摇动此装置， 试样和推棒即 可同轴。 J C / T 6 7 9一1 9 9 7 A- A ， 1 任 与 面 三 三 三 三蔽习瑙 乍三 珠 贬 三 三三任判t t 1 一底座由石英玻璃制成的试样固定管; 2 一由石英玻瑞制成的推棒; 3 一由石英玻璃制成的辊珠座; 4 一由石英玻璃 或红宝石制成的支承辐珠; 5 一由石英玻璃制成的辊珠座 注: 在推棒与底座之间. 为了便于更换试样. 将固定管切除一半 图 A2 在水平操作的膨胀计中， 试样的固定方法例图 3 32