щільність матеріалу

Навігація:
Головна всі категорії → Визначення структурних характеристик

Щільністю називається маса одиниці об'єму матеріалу. Щоб обчислити щільність р (кг / м3), треба знати масу матеріалу т (кг) і його обсяг К (м3):
р = т / У. (3.1)

Більшість будівельних матеріалів - пористі матеріали, тобто в їх обсязі крім твердої речовини знаходяться повітряні осередки (пори), заповнені повітрям, щільність якого незрівнянно нижче щільності твердої речовини. Тому для будівельних матеріалів визначають дві характеристики: справжню і середню щільність. Для характеристики матеріалів, що складаються з окремих зерен (цемент, пісок, гравій), використовують так звану насипну щільність.

Справжньою щільність р називають щільність тієї речовини, з якого складається матеріал. При розрахунку р обсяг матеріалу обчислюють без пір і пустот. Справжня щільність - фізична константа речовини.

Середній щільність рт називають щільність матеріалу, коли при її розрахунку береться його повний обсяг в природному стані, включаючи пори і порожнечі.

Насипна щільність Рнас характеризує відношення маси зернистих і порошкоподібних матеріалів до всього займаного ними обсягом, включаючи і простору між частинками.

На середню і насипну щільність матеріалу впливає його вологість. Вода заміщає повітря в порах матеріалу і адсорбується на поверхні його зерен, і тому, як правило, чим більше вологість матеріалу, тим більше його щільність.

Для кожного матеріалу ГОСТи встановлюють вологість, при якій визначається його щільність. Наприклад, щільність важкого бетону визначають при його природної вологості і в сухому стані, а деревини - при вологості 12%.

Визначення середньої густини. Метод визначення середньої щільності залежить від форми зразка матеріалу: геометрично правильної (куб, паралелепіпед, циліндр) і неправильною.

Зразки матеріалу правильної геометричної форми. При визначенні середньої щільності зразок матеріалу, попередньо підготовлений і висушений при температурі 105 ... 110 ° С до постійної маси (якщо ГОСТ передбачає визначення щільності в сухому стані), зважують з похибкою не більше 0,1 г при масі до 500 г і не більше 1 г - при масі більше 500 м

Обсяг зразка визначають, користуючись штангенциркулем (при розмірах менше 100 мм) або металевою лінійкою (при великих розмірах). Якщо зразок має кубічну форму або форму паралелепіпеда, то кожну грань вимірюють в трьох місцях. Остаточний розмір кожної грані (а, Ь, с) обчислюють як середнє арифметичне трьох вимірів. Обсяг підраховують за формулою V = abc.

При обчисленні обсягу циліндричного зразка визначають його діаметр d і висоту І. Для цього на паралельних підставах циліндра наносять два взаємно перпендикулярних діаметра. Діаметр зразка знаходять як середнє арифметичне результатів чотирьох вимірів. Висоту циліндра обчислюють так само, як середнє арифметичне результатів чотирьох вимірів утворюють циліндра, розташованих на кінцях взаємно перпендикулярних діаметрів. Обсяг циліндра К (см3) підраховують за формулою V- nd2h / 4, де я = 3,14.

Знаючи масу і об'єм зразка, обчислюють його середню щільність за формулою (3.1).

Зразки неправильної геометричної форми. Середню щільність таких зразків визначають методом гідростатичного зважування або за допомогою об'ємомір.

Метод гідростатичного зважування заснований на використанні закону Архімеда: на тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила, спрямована вгору і рівна вазі витісненої ним рідини. Щоб визначити виштовхуючу силу, зразок зважують на повітрі і в рідини; різницю цих ваг дає значення сили, що виштовхує. Знаючи щільність рідини, по виштовхує силі можна обчислити об'єм витісненої зразком рідини, т. Е. Обсяг зразка. Так як щільність води дорівнює 1 г / см3, при зважуванні у воді значення сили, що виштовхує в г чисельно дорівнює значенню обсягу зразка в см3.

При визначенні середньої щільності цим методом приготований зразок зважують, з'ясовуючи його масу т (г). Потім його насичують водою. Насичений зразок виймають з води, видаляють вологу з поверхні м'якою вологою тканиною і відразу ж зважують на гідростатичних вагах (рис. 3.1). Для цього зразок на нитці підвішують до гака, закріпленому на лівому кінці коромисла ваг. Сипучі матеріали поміщають в перфорований стакан. Після визначення маси насиченого водою зразка ТТС (г) його, не знімаючи з гачка ваг, занурюють в стакан з водою так, щоб він не торкався стінок склянки, і визначають масу гир, що врівноважують зразок у воді твоа (г).

Мал. 3.1. Гідростатичні ваги: ​​1 - перфорований стакан; 2 - гак; 3 - коромисло; 4 - тяги; 5 - стаканчик з дробом; 6 - важки

Об'ємомір використовують при визначенні середньої щільності великих зразків (масою понад 500 г). Зразок зважують (ш \), парафінують і знову зважують. При парафін-ровании зразок занурюють в розплавлений парафін. Якщо при охолодженні на парафінової плівці виявляться бульбашки або пошкодження, їх загладжують гарячою металевою пластинкою або дротом. Після парафінування зразок перев'язують капроновою ниткою.

У об'ємомір (рис. 3.2), що представляє собою металевий циліндр, наливають воду до рівня зливної труби, поки з неї не потече вода. Коли припиниться падіння крапель, під трубку ставлять попередньо зважений скляний стакан. Випробуваний зразок на нитці обережно занурюють в об'ємомір. Після того як вода перестане перетікати в стакан, склянка з водою зважують (Яц).

Мал. 3.2. об'ємомір

За допомогою об'ємомір також визначають середню щільність, що не парафініруя зразки, а насичуючи їх водою, аналогічно методиці, описаної вище для гідростатичного зважування.

Визначення насипної щільності. Насипну щільність матеріалів визначають, вимірюючи їх обсяг мірними циліндричними судинами місткістю від 1 до 50 л. За обсяг матеріалу в цьому випадку приймають об'єм посудини, тобто в вимірюваний обсяг входять порожнечі між частками матеріалу.

Грубозернисті матеріали (зерна більше 5 мм) засипають в мірні посудини місткістю 5; 10; 20 і 50 л совком або лопаткою з висоти 100 мм без подальшого ущільнення. Дрібнозернисті матеріали (зерна менше 5 мм) насипають в мірну посудину місткістю 1 л за допомогою стандартної воронки (рис. 3.3), корпус якої являє собою металевий усічений конус, який закінчується трубкою з засувкою. Під трубку встановлюють заздалегідь зважений мірну посудину. Відстань між верхнім обрізом судини і засувкою воронки 50 мм.

Мірний посуд у всіх випадках заповнюють з надлишком, а надлишок матеріалу зрізають лінійкою від середини в обидві сторони врівень з краями посудини.

Мал. 3.3. Стандартна норонка:
1 - корпус; 2 - трубка: 3 - засувка; 4 - мірний посуд

Мал. 3.4. Прилад Ле Ш ательє (а) і вид приладу в робочому стані {б):
1 - об'ємомір; 2 - посудина з водою; 3 - штатив; 4 - термометр

Визначення дійсної густини. Для розрахунку істинної щільності матеріалу його потрібно отримати в абсолютно щільному стані (без пор). Найпростіший спосіб домогтися цього - подрібнити матеріал так, щоб кожна його частка не мала в собі пір. Чим вище тонкість подрібнення, тим точніше буде визначення щільності речовини, з якого складається матеріал.

Для визначення істинної щільності відважують близько 200 г ретельно перемішаної середньої проби матеріалу. Наважку висушують в сушильній шафі і тонко подрібнюють у фарфоровій ступці або кульової млині! До проведення випробувань матеріал зберігається в ексикаторі. Дійсну густину визначають пикнометрическим способом або за допомогою приладу Лешательє. При всіх способах визначення щільності похибка зважування не більше 0,01 м Температура приміщення при випробуванні (20 ± 2) ° С; в іншому Випадку температуру матеріалів і приладів призводять до 20 ° С, витримуючи у водяному термостаті (термостатіруя).

Дійсну густину, обчислюють як середнє арифметичне результатів двох випробувань, розбіжність між якими не повинно перевищувати 0,02 г / см3.

Пікнометричним способом дійсну густину визначають наступним чином. Наважку матеріалу масою 60 ... 80 г висипають з допомогою воронки в чистий висушений і попередньо зважений пікнометр місткістю 100 см3, після чого зважують пікнометр з порошком. Потім в пікнометр наливають інертну по відношенню до випробуваному речовині рідина (воду, масло, гас) і нагрівають на піщаній або водяній бані протягом 15 ... 20 хв. Після цього пікнометр охолоджують до кімнатної температури і доливають рідину до мітки, після чого обтирають м'якою тканиною і зважують.

Прилад Лешательє (рис. 3.4, а) являє собою скляну колбу місткістю 120 ... 150 см3 з вузьким високим горлом і розширенням в середній його частині. На горлі колби нижче розширення мають позначку, а вище - шкала з поділами ціною 0,1см3. Обсяг між нижньою і першої мітками шкали дорівнює 20 см3.

Дійсну густину визначають за допомогою приладу в такій послідовності. Прилад / (рис. 3.4, б) поміщають в скляну посудину 2 з водою так, щоб вся його градуйована частина була занурена в воду. Температура води в посудині повинна відповідати температурі, при якій був проградуирован прилад (зазвичай 20 ° С). Термостатування не потрібно, якщо температура приміщення становить (20 + 2) ° С. Щоб прилад не спливав, його закріплюють у штативі 3. Прилад наповнюють водою або іншою рідиною, інертною по відношенню до випробуваному матеріалу (наприклад, для цементу - гасом), до нижньої мітки. Точного заповнення можна домогтися, заливаючи рідину з невеликим надлишком і потім відсмоктуючи її фільтрувальної папером. Після заповнення вільну від рідини частина приладу протирають тампоном з фільтрувального паперу.

На технічних терезах в стаканчику зважують наважку порошку випробуваного матеріалу масою близько 70 г з похибкою не більше 0,01 г. Порошок всипають в прилад ложечкою через лійку невеликими порціями до тих пір, поки рівень рідини в приладі не досягне одного з поділів в межах верхньої градуйованою частини. Залишок порошку зі стаканчиком зважують.

Для видалення бульбашок повітря, що потрапив в рідину разом з порошком, прилад виймають з посудини з водою і повертають в похилому положенні протягом 10 хв на гладкому гумовому килимку. Після цього його знову поміщають в посудину з водою не менше ніж на 10 хв для термостатування і визначають рівень рідини в приладі.

Різниця відліків між кінцевим і початковим рівнями рідини відповідає обсягу всипати порошку V (см3).



Схожі статті:
Структурні характеристики і властивості будівельних матеріалів

Навігація:
Головна всі категорії → Визначення структурних характеристик


Головна → Довідник → Статті → Блог Форум