В много индустрии, както и в строителството и селското стопанство, се използва понятието "плътност на материала". Това е изчислена стойност, която е съотношението на масата на веществото към обема, който то заема. Познавайки такъв параметър, например за бетон, строителите могат да изчислят необходимото количество от него при изливане на различни стоманобетонни конструкции: строителни блокове, тавани, монолитни стени, колони, защитни саркофази, басейни, шлюзове и други обекти.
Как да определим плътността
Важно е да се отбележи, че при определяне на плътността на строителните материали можете да използвате специални референтни таблици, където тези стойности са дадени за различни вещества. Разработени са също така изчислителни методи и алгоритми, които правят възможно получаването на такива данни на практика, ако няма достъп до референтни материали.
Плътност, определена от:
- течни тела с устройство за хидрометър (например добре познатият процес за измерване на параметрите на електролита на автомобилен акумулатор);
- твърди и течни вещества, използващи формулата с известни първоначални данни за масата иобем.
Всички независими изчисления, разбира се, ще имат неточности, защото е трудно надеждно да се определи обемът, ако тялото има неправилна форма.
Грешки в измерванията на плътността
За да се изчисли точно плътността на материала, трябва да се вземе предвид следното:
- Грешката е системна. Появява се постоянно или може да се променя по определен закон в процеса на няколко измервания на един и същ параметър. Свързани с грешката на скалата на инструмента, ниската чувствителност на устройството или степента на точност на формулите за изчисление. Така например, определяйки телесното тегло с помощта на тежести и пренебрегвайки ефекта на плаваемостта, данните са приблизителни.
- Грешката е произволна. Причинява се от входящи причини и има различен ефект върху надеждността на определяните данни. Промени в температурата на околната среда, атмосферното налягане, вибрациите в помещението, невидимото излъчване и вибрациите на въздуха - всичко това се отразява в измерванията. Напълно невъзможно е да се избегне такова влияние.
- Грешка при закръгляването на стойностите. Когато се получават междинни данни при изчисляването на формули, числата често имат много значими цифри след десетичната запетая. Необходимостта от ограничаване на броя на тези знаци предполага появата на грешка. Тази неточност може да бъде частично намалена, като оставите в междинните изчисления няколко порядъка повече, отколкото изисква крайният резултат.
- Небрежните грешки (пропуски) се дължат на грешкаизчисления, неправилно включване на границите на измерване или на устройството като цяло, нечетливост на контролните записи. Получените по този начин данни могат да се различават рязко от подобни изчисления. Следователно те трябва да бъдат изтрити и работата да се свърши отново.
Измерване на истинската плътност
Имайки предвид плътността на строителния материал, трябва да вземете предвид неговата истинска стойност. Тоест, когато структурата на веществото от единичен обем не съдържа черупки, кухини и чужди включвания. На практика няма абсолютна еднородност, когато например бетонът се излива във форма. За да се определи неговата реална здравина, която пряко зависи от плътността на материала, се извършват следните операции:
- Структурата се смила до прахообразно състояние. На този етап се отървете от порите.
- Изсушете във фурна при температура над 100 градуса, като останалата влага се отстранява от пробата.
- Охладете до стайна температура и прекарайте през фино сито с размер на окото 0,20 x 0,20 mm, придавайки еднородност на праха.
- Получената проба се претегля на високо прецизна електронна везна. Обемът се изчислява в обемен метър чрез потапяне в течна структура и измерване на изместената течност (пикнометричен анализ).
Изчислението се извършва по формулата:
p=m/V
където m е масата на пробата в g;
V – обем в cm3.
Измерването на плътността в kg/m често е приложимо3.
Средна плътност на материала
Доза да определите как се държат строителните материали в реални условия на работа под въздействието на влага, положителни и отрицателни температури, механични натоварвания, трябва да използвате средната плътност. Той характеризира физическото състояние на материалите.
Ако истинската плътност е постоянна стойност и зависи само от химичния състав и структурата на кристалната решетка на веществото, тогава средната плътност се определя от порьозността на структурата. Той представлява съотношението на масата на материала в хомогенно състояние към обема на пространството, заето в естествени условия.
Средната плътност дава на инженера представа за механичната якост, степента на абсорбция на влага, топлопроводимостта и други важни фактори, използвани при конструирането на елементи.
Концепцията за насипна плътност
Въведено за анализ на насипни строителни материали (пясък, чакъл, експандирана глина и др.). Индикаторът е важен за изчисляване на рентабилното използване на определени компоненти на строителната смес. Показва съотношението на масата на веществото към обема, който то заема в състояние на насипна структура.
Например, ако насипната плътност на гранулиран материал и средната плътност на зърната са известни, тогава е лесно да се определи параметърът на празнина. При производството на бетон е по-целесъобразно да се използва пълнител (чакъл, натрошен камък, пясък), който има по-ниска порьозност на сухото вещество, тъй като основният циментов материал ще се използва за запълването му, което ще увеличи цената.
Индикаториплътности на някои материали
Ако вземем изчислените данни на някои таблици, тогава в тях:
- Плътността на каменните материали, които съдържат оксиди на калций, силиций и алуминий, варира от 2400 до 3100 kg на m3.
- Дървен материал с целулозна подложка - 1550 кг на m3.
- Органични вещества (въглерод, кислород, водород) - 800-1400 kg на m3.
- Метали: стомана - 7850, алуминий - 2700, олово - 11300 kg на m3.
Със съвременните строителни технологии индексът на плътност на материала е важен от гледна точка на здравината на носещите конструкции. Всички топлоизолационни и влагоизолационни функции се изпълняват от материали с ниска плътност със затворена клетъчна структура.
