I många branscher, såväl som inom bygg- och jordbruksbranschen, används begreppet "materialdensitet". Detta är ett beräknat värde, som är förhållandet mellan massan av ett ämne och volymen det upptar. Genom att känna till en sådan parameter, till exempel för betong, kan byggare beräkna den nödvändiga mängden av den när de gjuter olika armerade betongkonstruktioner: byggstenar, tak, monolitiska väggar, pelare, skyddande sarkofager, pooler, slussar och andra föremål.
Hur man bestämmer densiteten
Det är viktigt att notera att när man bestämmer tätheten av byggmaterial kan man använda speciella referenstabeller, där dessa värden anges för olika ämnen. Det har också utvecklats beräkningsmetoder och algoritmer som gör det möjligt att få sådan data i praktiken om det inte finns tillgång till referensmaterial.
Densitet bestäms från:
- vätskekroppar med en hydrometeranordning (till exempel den välkända processen att mäta parametrarna för elektrolyten i ett bilbatteri);
- fasta och flytande ämnen som använder formeln med kända initiala massdata ochvolym.
Alla oberoende beräkningar kommer naturligtvis att ha felaktigheter, eftersom det är svårt att tillförlitligt bestämma volymen om kroppen har en oregelbunden form.
Fel i densitetsmätningar
För att exakt beräkna materialets densitet måste följande beaktas:
- Felet är systematiskt. Det visas ständigt eller kan ändras enligt en viss lag i processen med flera mätningar av samma parameter. Förknippas med felet på instrumentskalan, enhetens låga känslighet eller graden av noggrannhet hos beräkningsformlerna. Så t.ex. om man bestämmer kroppsvikten med hjälp av vikter och ignorerar effekten av flytkraft, data är ungefärliga.
- Felet är slumpmässigt. Det orsakas av inkommande orsaker och har en annan effekt på tillförlitligheten hos de uppgifter som fastställs. Förändringar i omgivningstemperatur, atmosfärstryck, vibrationer i rummet, osynlig strålning och luftvibrationer - allt detta återspeglas i mätningarna. Det är helt omöjligt att undvika ett sådant inflytande.
- Fel i avrundningsvärden. När man skaffar mellanliggande data vid beräkningen av formler har siffror ofta många signifikanta siffror efter decimalkomma. Behovet av att begränsa antalet av dessa tecken innebär att det uppstår ett fel. Denna felaktighet kan delvis reduceras genom att i mellanberäkningar lämna flera storleksordningar mer än vad slutresultatet kräver.
- Ovarsamhetsfel (missar) beror på felaktigaberäkningar, felaktig inkludering av mätgränser eller enheten som helhet, oläslighet av kontrollposter. De data som erhålls på detta sätt kan skilja sig kraftigt från liknande beräkningar. Därför bör de raderas och arbetet göras igen.
True Density Measurement
Med tanke på byggmaterialets densitet måste du ta hänsyn till dess verkliga värde. Det vill säga när strukturen av ämnet i en volymenhet inte innehåller skal, hålrum och främmande inneslutningar. I praktiken finns det ingen absolut enhetlighet när till exempel betong hälls i en form. För att bestämma dess verkliga hållfasthet, som direkt beror på materialets densitet, utförs följande operationer:
- Strukturen är mald till pulverform. Ta bort porerna i detta skede.
- Torka i ugn vid en temperatur över 100 grader, den återstående fukten avlägsnas från provet.
- Kyl till rumstemperatur och passera genom en fin sil med en maskstorlek på 0,20 x 0,20 mm, vilket ger pulvret enhetlighet.
- Det resulterande provet vägs på en elektronisk våg med hög precision. Volymen beräknas i en volymmätare genom att sänka ner i en flytande struktur och mäta den undanträngda vätskan (pyknometrisk analys).
Beräkningen utförs enligt formeln:
p=m/V
där m är provets massa i g;
V – volym i cm3.
Densitetsmätning i kg/m är ofta tillämpligt3.
Genomsnittlig materialdensitet
Tillför att bestämma hur byggmaterial beter sig under verkliga driftsförhållanden under påverkan av fukt, positiva och negativa temperaturer, mekaniska belastningar, måste du använda den genomsnittliga densiteten. Det kännetecknar materialens fysiska tillstånd.
Om den sanna densiteten är ett konstant värde och endast beror på den kemiska sammansättningen och strukturen hos ämnets kristallgitter, så bestäms medeldensiteten av strukturens porositet. Det representerar förhållandet mellan massan av materialet i ett homogent tillstånd och volymen av utrymme som upptas under naturliga förhållanden.
Genomsnittlig densitet ger ingenjören en uppfattning om den mekaniska hållfastheten, graden av fuktabsorption, värmeledningsförmåga och andra viktiga faktorer som används vid konstruktionen av element.
Begreppet bulkdensitet
Introducerad för analys av bulkbyggnadsmaterial (sand, grus, expanderad lera, etc.). Indikatorn är viktig för att beräkna kostnadseffektiv användning av vissa komponenter i byggnadsblandningen. Den visar förhållandet mellan massan av ett ämne och volymen som det upptar i ett tillstånd av lös struktur.
Till exempel, om skrymdensiteten för ett granulärt material och medeldensiteten för korn är kända, är det lätt att bestämma tomrumsparametern. Vid tillverkning av betong är det mer ändamålsenligt att använda ett fyllmedel (grus, krossad sten, sand), som har en lägre porositet i torrsubstansen, eftersom bascementmaterialet kommer att användas för att fylla det, vilket kommer att öka kostnaderna.
Indikatorerdensiteter för vissa material
Om vi tar de beräknade data för vissa tabeller, då i dem:
- Densiteten hos stenmaterial, som innehåller oxider av kalcium, kisel och aluminium, varierar från 2400 till 3100 kg per m3.
- Timmer med cellulosaunderlag - 1550 kg per m3.
- Organics (kol, syre, väte) - 800-1400 kg per m3.
- Metaler: stål - 7850, aluminium - 2700, bly - 11300 kg per m3.
Med modern byggnadskonstruktionsteknik är materialdensitetsindexet viktigt med tanke på styrkan hos bärande konstruktioner. Alla värmeisolerande och fukttäta funktioner utförs av lågdensitetsmaterial med en sluten cellstruktur.
