În multe industrii, precum și în construcții și agricultură, este folosit conceptul de „densitate materială”. Aceasta este o valoare calculată, care este raportul dintre masa unei substanțe și volumul pe care îl ocupă. Cunoscând un astfel de parametru, de exemplu, pentru beton, constructorii pot calcula cantitatea necesară din acesta la turnarea diferitelor structuri din beton armat: blocuri de construcție, tavane, pereți monolitici, coloane, sarcofage de protecție, piscine, ecluze și alte obiecte.
Cum se determină densitatea
Este important de reținut că la determinarea densității materialelor de construcție, puteți utiliza tabele de referință speciale, unde aceste valori sunt date pentru diferite substanțe. De asemenea, au fost dezvoltați metode de calcul și algoritmi care fac posibilă obținerea unor astfel de date în practică dacă nu există acces la materiale de referință.
Densitate determinată din:
- corpi lichide cu dispozitiv hidrometru (de exemplu, binecunoscutul proces de măsurare a parametrilor electrolitului bateriei unei mașini);
- substanțe solide și lichide folosind formula cu date de masă inițială cunoscute șivolum.
Toate calculele independente, desigur, vor avea inexactități, deoarece este dificil să se determine în mod fiabil volumul dacă corpul are o formă neregulată.
Erori în măsurătorile densității
Pentru a calcula cu exactitate densitatea materialului, trebuie luate în considerare următoarele:
- Eroarea este sistematică. Apare constant sau se poate modifica conform unei anumite legi în procesul mai multor măsurători ale aceluiași parametru. Asociat cu eroarea scalei instrumentului, sensibilitatea scăzută a dispozitivului sau gradul de precizie al formulelor de calcul. Deci, de exemplu, determinând greutatea corporală folosind greutăți și ignorând efectul plutirii, datele sunt aproximative.
- Eroarea este aleatorie. Este cauzată de motive primite și are un efect diferit asupra fiabilității datelor care sunt determinate. Modificări ale temperaturii ambientale, presiunii atmosferice, vibrațiilor din cameră, radiațiilor invizibile și vibrațiilor aerului - toate acestea se reflectă în măsurători. Este complet imposibil să eviți o astfel de influență.
- Eroare la rotunjirea valorilor. La obținerea datelor intermediare în calculul formulelor, numerele au adesea multe cifre semnificative după virgulă. Necesitatea limitării numărului acestor caractere implică apariția unei erori. Această inexactitate poate fi parțial redusă lăsând în calculele intermediare cu câteva ordine de mărime mai mult decât necesită rezultatul final.
- Erorile neglijente (ratele) se datorează unor eroricalcule, includerea incorectă a limitelor de măsurare sau a dispozitivului în ansamblu, ilizibilitatea înregistrărilor de control. Datele obținute în acest fel pot diferi foarte mult de calcule similare. Prin urmare, ar trebui să fie șterse și munca făcută din nou.
Măsurarea densității adevărate
Având în vedere densitatea materialului de construcție, trebuie să țineți cont de valoarea reală a acestuia. Adică, atunci când structura substanței unei unități de volum nu conține cochilii, goluri și incluziuni străine. În practică, nu există o uniformitate absolută atunci când, de exemplu, betonul este turnat într-o matriță. Pentru a determina rezistența sa reală, care depinde direct de densitatea materialului, se efectuează următoarele operații:
- Structura este măcinată până la o stare de pulbere. În această etapă, scăpați de pori.
- Uscați într-un cuptor la o temperatură de peste 100 de grade, umezeala rămasă este îndepărtată din probă.
- Răciți la temperatura camerei și treceți printr-o sită fină cu dimensiunea ochiului de 0,20 x 0,20 mm, dând uniformitate pulberii.
- Proba rezultată este cântărită pe o balanță electronică de în altă precizie. Volumul se calculează într-un metru volumetric prin scufundarea într-o structură lichidă și măsurarea lichidului deplasat (analiza picnometrică).
Calculul se efectuează după formula:
p=m/V
unde m este masa probei în g;
V – volum în cm3.
Măsurarea densității în kg/m este adesea aplicabilă3.
Densitatea medie a materialului
Cătrepentru a determina modul în care materialele de construcție se comportă în condiții reale de funcționare sub influența umidității, a temperaturilor pozitive și negative, a sarcinilor mecanice, trebuie să utilizați densitatea medie. Caracterizează starea fizică a materialelor.
Dacă densitatea adevărată este o valoare constantă și depinde numai de compoziția chimică și structura rețelei cristaline a substanței, atunci densitatea medie este determinată de porozitatea structurii. Reprezintă raportul dintre masa materialului în stare omogenă și volumul spațiului ocupat în condiții naturale.
Densitatea medie oferă inginerului o idee despre rezistența mecanică, gradul de absorbție a umidității, conductivitatea termică și alți factori importanți utilizați în construcția elementelor.
Conceptul de densitate în vrac
Introdus pentru analiza materialelor de construcție în vrac (nisip, pietriș, argilă expandată etc.). Indicatorul este important pentru calcularea utilizării rentabile a anumitor componente ale amestecului de construcție. Arată raportul dintre masa unei substanțe și volumul pe care îl ocupă în stare de structură liberă.
De exemplu, dacă se cunosc densitatea în vrac a unui material granular și densitatea medie a boabelor, atunci este ușor de determinat parametrul de golire. La fabricarea betonului, este mai oportun să se utilizeze un material de umplutură (pietriș, piatră zdrobită, nisip), care are o porozitate mai mică a materiei uscate, deoarece materialul de ciment de bază va fi folosit pentru umplere, ceea ce va crește costul..
Indicatoridensitățile unor materiale
Dacă luăm datele calculate ale unor tabele, atunci în ele:
- Densitatea materialelor de piatră, care conțin oxizi de calciu, siliciu și aluminiu, variază de la 2400 la 3100 kg pe m3.
- Cherestea cu suport de celuloză - 1550 kg per m3.
- Produse organice (carbon, oxigen, hidrogen) - 800-1400 kg pe m3.
- Metale: oțel - 7850, aluminiu - 2700, plumb - 11300 kg per m3.
Cu tehnologiile moderne de construcție a clădirilor, indicele de densitate a materialului este important din punctul de vedere al rezistenței structurilor portante. Toate funcțiile de izolare termică și de izolare la umiditate sunt realizate de materiale cu densitate scăzută, cu o structură cu celule închise.
