Hvordan måles materialetæthed? Densitet af forskellige materialer

I mange grene af industriproduktion ogogså inden for byggeri og landbrug anvendes begrebet "materialetæthed". Dette er en beregnet værdi, som er forholdet mellem et stofs masse og det volumen, det optager. At kende denne parameter, for eksempel for beton, kan bygherrer beregne den nødvendige mængde af den, når de hælder forskellige armerede betonkonstruktioner: byggesten, gulve, monolitiske vægge, søjler, beskyttende sarkofager, puljer, låse og andre genstande.

Sådan bestemmes densitet

Det er vigtigt at bemærke, at når man bestemmer densitetenbyggematerialer, kan du bruge specielle referencetabeller, hvor disse værdier er angivet for forskellige stoffer. Der er også udviklet metoder og beregningsalgoritmer, der gør det muligt at indhente sådanne data i praksis, hvis der ikke er adgang til referencemateriale.

Densiteten bestemmes af:

• flydende legemer med et hydrometerindretning (for eksempel den velkendte proces til måling af elektrolytparametrene i et bilbatteri);
• faste og flydende stoffer ved hjælp af formlen med kendte indledende data for masse og volumen.

Alle uafhængige beregninger vil naturligvis have unøjagtigheder, fordi det er svært at bestemme lydstyrken pålideligt, hvis kroppen har en uregelmæssig form.

Fejl ved måling af densitet

For at nøjagtigt beregne et materiales tæthed skal du overveje følgende:

• Fejlen er systematisk.Det vises konstant eller kan ændre sig i henhold til en bestemt lov i løbet af flere målinger af den samme parameter. Det er forbundet med fejlen i instrumentskalaen, enhedens lave følsomhed eller beregningsformlenes nøjagtighed. Så for eksempel at bestemme kropsvægt ved hjælp af vægte og ignorere effekten af ​​opdriftskraft, er dataene omtrentlige.
• Fejlen er tilfældig.Det skyldes indgående grunde og har en anden indvirkning på pålideligheden af ​​de data, der bestemmes. Ændringer i omgivelsestemperatur, atmosfærisk tryk, rumvibrationer, usynlig stråling og luftvibrationer afspejles alle i målingerne. Det er helt umuligt at undgå en sådan indflydelse.

• Afrundingsfejl.Når man får mellemliggende data til beregning af formler, har tal ofte mange signifikante cifre efter decimaltegnet. Behovet for at begrænse antallet af disse tegn forudsætter også udseendet af en fejl. Denne unøjagtighed kan delvist reduceres ved at efterlade i mellemberegninger flere størrelsesordener mere end det endelige resultat kræver.
• Unøjagtigheder ved uagtsomhed (glider) forekommerpå grund af fejlagtige beregninger, forkert inkludering af målegrænser eller enheden som helhed, ulæselighed af kontroloptegnelser. De opnåede data på denne måde kan afvige skarpt fra lignende beregninger. Derfor skal de fjernes og arbejdet udføres på ny.

Måling af ægte tæthed

I betragtning af byggematerialets tætheddu skal tage hensyn til dens sande indikator. Det vil sige, når strukturen af ​​et stof i en enhed af volumen ikke indeholder skaller, hulrum og fremmede indeslutninger. I praksis er der ingen absolut ensartethed, når f.eks. Beton hældes i en form. For at bestemme dets virkelige styrke, som direkte afhænger af materialets tæthed, udføres følgende operationer:

• Strukturen er formalet til pulverform. På dette tidspunkt fjernes porerne.
• Det tørres i en ovn ved en temperatur over 100 grader, og den resterende fugt fjernes fra prøven.
• Afkøles til stuetemperatur og passere gennem en fin sigte med en maskestørrelse på 0,20 x 0,20 mm, hvilket giver pulveret ensartethed.
• Den opnåede prøve vejes på en elektronisk balance med høj præcision. Volumenet beregnes i en volumetrisk meter ved nedsænkning i en væskestruktur og måling af den fortrængte væske (pyknometrisk analyse).

Beregningen udføres efter formlen:

p = m / V.

hvor m er massen af ​​prøven ig;

V - volumenværdi i cm³.

Måling af densitet i kg / m er ofte anvendelig³.

Gennemsnitlig tæthed af materiale

At bestemme, hvordan konstruktionmaterialer under reelle driftsforhold under påvirkning af fugt, positive og negative temperaturer, mekanisk belastning, skal der anvendes en gennemsnitlig tæthed. Det karakteriserer den fysiske tilstand af materialer.

Hvis den sande densitet er en konstant værdi ogafhænger kun af den kemiske sammensætning og struktur af stoffets krystalgitter, så den gennemsnitlige densitet bestemmes af strukturens porøsitet. Det er forholdet mellem materialets masse i en homogen tilstand og volumenet af det besatte rum under naturlige forhold.

Den gennemsnitlige tæthed giver ingeniøren en idé om den mekaniske styrke, fugtabsorptionsgraden, koefficienten for varmeledningsevne og andre vigtige faktorer, der anvendes i konstruktionen af ​​elementerne.

Bulk tæthed koncept

Introduceret til analyse af bulkkonstruktionmaterialer (sand, grus, ekspanderet ler osv.). Indikatoren er vigtig til beregning af den omkostningseffektive anvendelse af visse komponenter i bygningsblandingen. Det viser forholdet mellem et stofs masse og det volumen, det optager i tilstanden af ​​en løs struktur.

For eksempel, hvis bulkdensiteten er kendtmateriale med granulær form og gennemsnitlig tæthed af korn, er det let at bestemme tomheden. Ved fremstilling af beton er det mere hensigtsmæssigt at bruge et fyldstof (grus, knust sten, sand), som har en lavere porøsitet af tørstof, da basecementmaterialet vil gå til at fylde det, hvilket vil øge omkostningerne.

Tæthedsindikatorer for nogle materialer

Hvis vi tager de beregnede data for nogle tabeller, så i dem:

• Massefylden af ​​stenmaterialer, der indeholder oxider af calcium, silicium og aluminium, varierer fra 2400 til 3100 kg pr. M^3.
• Træsorter med cellulosebase - 1550 kg pr. M2³.
• Organiske stoffer (kulstof, ilt, brint) - 800-1400 kg pr. M³.
• Metaller: stål - 7850, aluminium - 2700, bly - 11300 kg pr. M³.