顆粒 抗壓強(qiáng)度的測量

ICS19.120

CCSA28

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

`

顆?？箟簭?qiáng)度的測量

ParticleDeterminationofcrushstrength

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XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC168）提出并歸口。

本文件主要起草單位：上海第二工業(yè)大學(xué)等。

本文件主要起草人：田震等。

2

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引言

顆粒是一種常見的物料形態(tài)。顆粒材料廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域，在運(yùn)輸和使用過程中，一

般會堆積或裝填于容器中，形成一定高度的物料層。物料層內(nèi)的顆粒受到的堆積壓力隨物料層高度或外

部施加壓力的增加而增加。為使顆粒材料維持正常形態(tài)，須具備有較高的強(qiáng)度。所以，適宜的抗壓強(qiáng)度

是保障顆粒材料維持良好性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，正確測量顆粒的抗壓強(qiáng)度具有重要的意義。

由于顆粒成分和形態(tài)的多樣性，且顆粒的大小和應(yīng)用場景不同，制訂一套適用于不同類型顆粒的抗

壓強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范測試過程及方法，為正確評價顆粒的抗壓強(qiáng)度提供依據(jù)。

3

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顆?？箟簭?qiáng)度的測量

1范圍

本文件規(guī)定了顆粒抗壓強(qiáng)度測試的基本原理和方法。

本文件適用于顆粒大小在在1.0mm-20.0mm或顆粒的抗壓力值在0.5N-2000N的球形、柱形、條形

和其它不規(guī)則形狀的顆粒。不在此范圍內(nèi)的顆粒，可參照本文件使用。

注：球狀顆粒的大小是指顆粒直徑的最大值。柱狀顆粒在關(guān)注徑向抗壓強(qiáng)度時，顆粒的大小是指柱體顆粒的直徑；

在關(guān)注軸向抗壓強(qiáng)度時，顆粒的大小是指顆粒的長度。條狀顆粒的大小指條狀顆粒的的長度。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6678化工產(chǎn)品采樣總則

GB/T6679固體化工產(chǎn)品采樣通則

GB/T10611工業(yè)用網(wǎng)標(biāo)記方法與網(wǎng)孔尺寸系列

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

抗壓強(qiáng)度crushstrength

在規(guī)定條件下單個顆粒破碎或發(fā)生特定量形變時所受的正壓力大小。根據(jù)顆粒形狀的不同，分別用

單個顆粒、單個顆粒單位長度或單位面積所受到的正壓力大小表示。

3.2

脆性顆粒brittleparticle

在外力作用下，具有較強(qiáng)的抵抗自身形變的能力，當(dāng)外力超過某一數(shù)值時，會產(chǎn)生破碎的顆粒。

3.3

塑性顆粒plasticparticle

在外力作用下，會產(chǎn)生形變或破碎，當(dāng)外力撤銷時，形變不能恢復(fù)的顆粒。

3.4

塑性顆粒的壓縮率contractionofplasticparticle

在外力作用下，塑性顆粒某一維度的變化量與原始顆粒對應(yīng)維度大小的百分比。

4原理

4

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顆粒會隨著作用其上壓力的增加，導(dǎo)致其形變或/和破碎。脆性顆粒和塑性顆粒的受力結(jié)果不同。

脆性顆粒在壓力達(dá)到某一值后會破碎。塑性顆粒在受力過程中，會產(chǎn)生壓縮或/和破碎。根據(jù)不同類型

顆粒在受力過程中力的變化特性，得到顆粒所能承受的最大壓值，并應(yīng)用此最大壓力值計(jì)算得到顆粒的

抗壓強(qiáng)度值。

4.1脆性顆粒

脆性顆粒的壓力隨測試時間的關(guān)系如圖1所示。隨著加壓時間的增加，作用在顆粒上的壓力逐漸增

加，當(dāng)達(dá)到壓力的最大值1點(diǎn)時，顆粒被壓碎，隨后壓力值急劇下降，測試過程結(jié)束。記錄1點(diǎn)時的壓力

值用于計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

標(biāo)引序號說明：

X——加壓時間；

Y——壓力；

1——壓力最大值。

圖1脆性顆粒的抗壓強(qiáng)度測試過程示意圖

4.2塑性顆粒

塑性顆粒在抗壓強(qiáng)度測量過程中，顆粒所受的最大壓力值需結(jié)合顆粒的壓縮率和所受壓力大小變

化的關(guān)系來判斷。塑性顆粒抗壓強(qiáng)度的測試主要有以下三類:

a)圖2為顆粒的壓縮率在小于50%的范圍內(nèi)，2點(diǎn)的壓力值已回落到最大壓力1點(diǎn)時的50%，測試終

止。記錄1點(diǎn)對應(yīng)的壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

b)圖3為顆粒壓縮率達(dá)到50%時的2點(diǎn)時對應(yīng)壓力值仍大于最大壓力值1點(diǎn)時的50%，測試終止。記錄

1點(diǎn)處的最大壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

c)圖4為顆粒壓縮率達(dá)到50%時的1點(diǎn)，未出現(xiàn)最大壓力值，且壓力值仍有增加的趨勢，測試終止。

記錄1點(diǎn)處的壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

5

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標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值；

2——測試終止點(diǎn)。

圖2塑性顆粒（a)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值；

2——測試終止點(diǎn)。

圖3塑性顆粒（b)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

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標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值和測試終止點(diǎn)。

圖4塑性顆粒（c)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

5測試儀器和設(shè)備

5.1抗壓強(qiáng)度測試儀器

宜使用抗壓強(qiáng)度測試儀。應(yīng)保障樣品臺的平整度和硬度。在測條形顆粒時，保證樣品在整個測量長

度上與樣品臺接觸和受力的均勻性。測試儀器的力傳感器的精度應(yīng)優(yōu)于1N，抗壓強(qiáng)度測試儀的壓力傳感

器的壓力量程和精度應(yīng)滿足測試樣品的要求。

同一批測試，應(yīng)保證在整個測試過程中，都使用相同的壓力增加速率或壓力頭行程速率。測試條件

的選擇可根據(jù)樣品的特性確定。

5.2分析篩

應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)篩。

5.3量徑儀和長度測試儀

量徑儀和長度測試儀精度均應(yīng)優(yōu)于0.02mm。

5.4天平

精度應(yīng)優(yōu)于0.01g。

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5.5干燥箱或馬弗爐

可控制升溫速率的干燥箱或馬弗爐，溫度控制精度應(yīng)優(yōu)于1℃。

6樣品準(zhǔn)備

6.1應(yīng)根據(jù)樣品的形狀，對球形樣品進(jìn)行篩分確定粒徑范圍，用量徑儀和長度測試儀測試柱形和條形顆

粒的顆粒大小。選擇合適的處理?xiàng)l件，包括溫度和時間，是否可以在空氣氣氛中加熱處理等。

6.2取樣規(guī)則和方法按GB/T6678和GB/T6679規(guī)定的取樣規(guī)則及制樣方法進(jìn)行。

7測量步驟

7.1清潔抗壓強(qiáng)度測試儀器樣品臺表面，并將壓力傳感器的示值歸零。

7.2根據(jù)不同的顆粒形狀，選擇不同的顆粒取樣方式和結(jié)果的計(jì)算方法。取樣時，要用鑷子將顆粒放置

在抗壓強(qiáng)度儀的樣品臺上：

a)球形顆粒：通過分析篩將球形顆粒篩分為不同粒徑范圍的顆粒，選取同一粒徑范圍內(nèi)的20－60個顆

粒進(jìn)行測試，測試結(jié)果取平均值。

b)柱形顆粒：選取長度接近且具有相同直徑的柱形顆粒，用量徑儀和長度測試儀分別測試顆粒的長度

和直徑。按照要求，分別測試徑向或軸向的抗壓強(qiáng)度值。顆粒的軸向長度在所選顆粒軸向長度平均

值的±10%以內(nèi)。選取符合條件的20－60個顆粒進(jìn)行測試，測試結(jié)果結(jié)果取平均值。當(dāng)測試軸向抗壓

強(qiáng)度時，需要將顆粒的兩端磨平，并保證樣品的形狀完整。

c)條形顆粒：選取樣品時，應(yīng)盡量選擇相對平直的顆粒，用長度測試儀測試長度，并記錄。必要時，

同時測量條形顆粒的直徑。選取20－60條符合條件條形顆粒進(jìn)行測試，測試結(jié)果取平均值。

d)其它形狀的顆粒：根據(jù)測試需要及約定，確定相應(yīng)的顆粒大小范圍要求和測試顆粒的數(shù)量。

7.3用鑷子將待測顆粒放在抗壓強(qiáng)度測試儀的樣品臺上，以一定的壓力增加速率或壓頭的行程速率進(jìn)

行測試，記錄顆粒的壓力極大值用于計(jì)算抗壓強(qiáng)度。

7.4每測試完一個顆粒，應(yīng)將樣品臺上的碎樣清除干凈，以備下一個顆粒的測試。

8抗壓強(qiáng)度的計(jì)算

8.1球形顆粒的抗壓強(qiáng)度是點(diǎn)接觸抗壓強(qiáng)度值，取測試結(jié)果的平均值表示，量綱為N。必要時應(yīng)標(biāo)明所測

球形顆粒的直徑。

Fi=Fmax………………（1）

式中：

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓（N）；

8

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Fmax—單顆顆粒的壓力極大值,單位為牛頓（N）。

∑??

?=?=1i……………（2）

?

式中：

F—抗壓強(qiáng)度均值，單位為牛頓（N）；

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓（N）；

N—一組測試的總樣品顆粒數(shù)。

8.2柱形顆粒的抗壓強(qiáng)度可用軸向抗壓強(qiáng)度（面接觸）和徑向抗壓強(qiáng)度（線接觸）表示，取測試結(jié)果的

平均值表示。

8.2.1柱形顆粒的抗壓強(qiáng)度用軸向抗壓強(qiáng)度（面接觸）表示時，量綱為N/mm2。必要時應(yīng)標(biāo)明所測柱形

顆粒的長度平均值。

Fi=Fmax/S………………（3）

式中：

2

Fi—單顆顆粒的軸向抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓每平方毫米（N/mm）；

Fmax—單顆顆粒的壓力極大值,單位為牛頓（N）;

S—顆粒的徑向截面積，單位為平方毫米（mm2）。

∑??

?=?=1i………………（4）

?

式中：

F—軸向抗壓強(qiáng)度均值，單位牛頓每平方毫米（N/mm2）;

2

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度值,單位牛頓每平方毫米（N/mm）;

N—一組測試的總樣品顆粒數(shù)。

8.2.2柱形顆粒的抗壓強(qiáng)度用徑向抗壓強(qiáng)度（線接觸）表示時，量綱為N。必要時應(yīng)標(biāo)明所測柱形顆粒

的直徑。

Fi=Fmax………………（5）

式中：

Fi—單顆顆粒的徑向抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓（N）；

Fmax—單顆顆粒的壓力極大值,單位為牛頓（N）。

∑??

?=?=1i………………（6）

?

9

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式中：

F—徑向抗壓強(qiáng)度均值，單位為牛頓（N）;

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓（N）;

N—一組測試的總樣品顆粒數(shù)。

8.2.3柱形顆粒的抗壓強(qiáng)度用軸向抗壓強(qiáng)度或徑向抗壓強(qiáng)度表示時，根據(jù)約定，并在檢測報告中注明所

測柱形顆粒的直徑和高度時，也可用球形顆粒抗壓強(qiáng)度的公式（1）計(jì)算得到，量綱為N。

8.3條形顆粒的抗壓強(qiáng)度為線接觸抗壓強(qiáng)度值，取測試結(jié)果的平均值表示，量綱為N/mm。必要時應(yīng)標(biāo)明

所測條形顆粒的直徑。

Fi=Fmax/L………………（7）

式中：

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度值,單位為牛頓每毫米（N/mm）；

Fmax—單顆顆粒的壓力極大值,單位為牛頓（N）;

L—條形顆粒的長度，單位為毫米（mm）。

∑??

?=?=1i……………（8）

?

式中：

F—抗壓強(qiáng)度均值，單位為牛頓每毫米（N/mm）;

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度,單位為牛頓每毫米（N/mm）;

N—一組測試的總樣品顆粒數(shù)。

8.4其它形狀的顆粒根據(jù)測試需要及約定，確定相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度計(jì)算方法。

9測評結(jié)果的變異系數(shù)

由于顆粒的形狀和大小及顆粒的特性會影響顆粒的抗壓強(qiáng)度結(jié)果，所以測試結(jié)果以變異系數(shù)CV來評

價。

?2

√∑i=1(?i??)

CV=…………（9）

?√??1

式中：

CV—變異系數(shù)；

F—抗壓強(qiáng)度均值，根據(jù)顆粒的形狀不同，其單位可為牛頓（N）、牛頓每毫米（N/mm）或牛頓每平

方毫米（N/mm2）;

Fi—單顆顆粒的抗壓強(qiáng)度,根據(jù)顆粒的形狀不同，其單位可為牛頓（N）、牛頓每毫米（N/mm）或牛

頓每平方毫米（N/mm2）;

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N—一組測試的總樣品顆粒數(shù)。

10不確定度的評價

不確定度的影響因素主要有以下幾個因素

a)樣品化學(xué)組成和物理特性的不均勻性；

b)測試樣品的顆粒大小，包括顆粒粒徑大小，長度和直徑等；

c)儀器的計(jì)量特性，包括壓力傳感器和行程傳感器的不確定度。

11試驗(yàn)報告

試驗(yàn)報告應(yīng)包含下列信息：

a）試樣名稱、編號、送樣單位和送樣日期；

b）儀器設(shè)備名稱和型號；

c）試樣類型和數(shù)量；

d）試樣測試條件；

e）試驗(yàn)結(jié)果：算術(shù)平均值F和變異系數(shù)C；

f）試驗(yàn)日期和試驗(yàn)人員；

_________________________________

11

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目錄

前言.................................................................................2

引言.................................................................................3

1范圍...............................................................................4

2規(guī)范性引用文件.....................................................................4

3術(shù)語和定義.........................................................................4

4原理...............................................................................4

5測試儀器和設(shè)備.....................................................................7

6樣品準(zhǔn)備...........................................................................8

7測量步驟...........................................................................8

8抗壓強(qiáng)度的計(jì)算.....................................................................8

9測評結(jié)果的評價....................................................................10

10試驗(yàn)報告.........................................................................11

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顆?？箟簭?qiáng)度的測量

1范圍

本文件規(guī)定了顆粒抗壓強(qiáng)度測試的基本原理和方法。

本文件適用于顆粒大小在在1.0mm-20.0mm或顆粒的抗壓力值在0.5N-2000N的球形、柱形、條形

和其它不規(guī)則形狀的顆粒。不在此范圍內(nèi)的顆粒，可參照本文件使用。

注：球狀顆粒的大小是指顆粒直徑的最大值。柱狀顆粒在關(guān)注徑向抗壓強(qiáng)度時，顆粒的大小是指柱體顆粒的直徑；

在關(guān)注軸向抗壓強(qiáng)度時，顆粒的大小是指顆粒的長度。條狀顆粒的大小指條狀顆粒的的長度。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6678化工產(chǎn)品采樣總則

GB/T6679固體化工產(chǎn)品采樣通則

GB/T10611工業(yè)用網(wǎng)標(biāo)記方法與網(wǎng)孔尺寸系列

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

抗壓強(qiáng)度crushstrength

在規(guī)定條件下單個顆粒破碎或發(fā)生特定量形變時所受的正壓力大小。根據(jù)顆粒形狀的不同，分別用

單個顆粒、單個顆粒單位長度或單位面積所受到的正壓力大小表示。

3.2

脆性顆粒brittleparticle

在外力作用下，具有較強(qiáng)的抵抗自身形變的能力，當(dāng)外力超過某一數(shù)值時，會產(chǎn)生破碎的顆粒。

3.3

塑性顆粒plasticparticle

在外力作用下，會產(chǎn)生形變或破碎，當(dāng)外力撤銷時，形變不能恢復(fù)的顆粒。

3.4

塑性顆粒的壓縮率contractionofplasticparticle

在外力作用下，塑性顆粒某一維度的變化量與原始顆粒對應(yīng)維度大小的百分比。

4原理

4

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顆粒會隨著作用其上壓力的增加，導(dǎo)致其形變或/和破碎。脆性顆粒和塑性顆粒的受力結(jié)果不同。

脆性顆粒在壓力達(dá)到某一值后會破碎。塑性顆粒在受力過程中，會產(chǎn)生壓縮或/和破碎。根據(jù)不同類型

顆粒在受力過程中力的變化特性，得到顆粒所能承受的最大壓值，并應(yīng)用此最大壓力值計(jì)算得到顆粒的

抗壓強(qiáng)度值。

4.1脆性顆粒

脆性顆粒的壓力隨測試時間的關(guān)系如圖1所示。隨著加壓時間的增加，作用在顆粒上的壓力逐漸增

加，當(dāng)達(dá)到壓力的最大值1點(diǎn)時，顆粒被壓碎，隨后壓力值急劇下降，測試過程結(jié)束。記錄1點(diǎn)時的壓力

值用于計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

標(biāo)引序號說明：

X——加壓時間；

Y——壓力；

1——壓力最大值。

圖1脆性顆粒的抗壓強(qiáng)度測試過程示意圖

4.2塑性顆粒

塑性顆粒在抗壓強(qiáng)度測量過程中，顆粒所受的最大壓力值需結(jié)合顆粒的壓縮率和所受壓力大小變

化的關(guān)系來判斷。塑性顆?？箟簭?qiáng)度的測試主要有以下三類:

a)圖2為顆粒的壓縮率在小于50%的范圍內(nèi)，2點(diǎn)的壓力值已回落到最大壓力1點(diǎn)時的50%，測試終

止。記錄1點(diǎn)對應(yīng)的壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

b)圖3為顆粒壓縮率達(dá)到50%時的2點(diǎn)時對應(yīng)壓力值仍大于最大壓力值1點(diǎn)時的50%，測試終止。記錄

1點(diǎn)處的最大壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

c)圖4為顆粒壓縮率達(dá)到50%時的1點(diǎn)，未出現(xiàn)最大壓力值，且壓力值仍有增加的趨勢，測試終止。

記錄1點(diǎn)處的壓力值計(jì)算顆粒的抗壓強(qiáng)度。

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標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值；

2——測試終止點(diǎn)。

圖2塑性顆粒（a)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值；

2——測試終止點(diǎn)。

圖3塑性顆粒（b)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

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標(biāo)引序號說明：

X——壓縮率；

Y——壓力；

1——壓力最大值和測試終止點(diǎn)。

圖4塑性顆粒（c)類抗壓強(qiáng)度測試示意圖

5測試儀器和設(shè)備

5.1抗壓強(qiáng)度測試儀器

宜使用抗壓