Определение средней плотности

Средняя плотность материала ρ_ср – физическая величина, определяемая отношением массы т (г) однородного материала к его объему V_е (см³) в естественном состоянии, т.е. вместе с порами и пустотами, а именно:

ρ_ср = т/ V_е (г/см³). (1)

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем больше их в единице объема материала, тем меньше его средняя плотность. Для жидкостей и материалов, получаемых из расплавленных масс (стекло, металл), средняя плотность практически равна истинной плотности (табл.1).

От средней плотности материала в значительной мере зависят его физико-механические свойства, например прочность и теплопроводность. Значение средней плотности материала используют при определении его пористости, массы и размеров строительных конструкций, при расчетах необходимого количества транспортных средств и подъемно-транспортного оборудования.

При определении средней плотности материала можно использовать образцы как правильной, так и неправильной геометрической формы. От формы образца зависит метод определения средней плотности материала.

Определение средней плотности образца правильной геометрической формы.

Для определения средней плотности образцы материала могут быть изготовлены в форме куба, параллелепипеда или цилиндра. При этом необходимо учитывать, что для пористых материалов размеры образца кубической формы должны быть не менее 100x100x100 мм, а для плотных — не менее 40x40x40 мм. У цилиндрических образцов диаметр и высота должны быть не менее 70 и 40 мм соответственно.

Выполнение работы. Образцы правильной геометрической формы (три для испытуемого материала) высушивают в сушильном шкафу при температуре (110±5) °С, охлаждают в эксикаторе и хранят в нем до момента испытания.

С помощью штангенциркуля измеряют размеры образца и вычисляют его объем, после чего взвешивают образец на технических весах. Каждую грань образца кубической или близкой к ней формы измеряют в трех местах (а₁, а₂,а₃,b₁,b₂,b₃,h₁,h₂,h₃) по ширине и высоте, как показано на рис. 2а, и за окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений каждой грани. На каждой из параллельных плоскостей образца цилиндрической формы проводят две пары взаимно перпендику­лярных диаметров (d₁,d₂ и d₃,d₄), затем измеряют их. Кроме того, измеряют диаметры средней части цилиндра (d₅,d₆) в середине его высоты (рис. 2б). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести измерений диаметра.

Высоту цилиндра определяют в четырех местах (h₁,h₂,h₃,h₄) и за окончательный результат принимают среднее арифметическое четырех измерений.

Образцы со стороной размером до 100 мм измеряют с точностью до 0,1 мм, размером 100 мм и более – с точностью до 1,0 мм. Образцы массой менее 500 г взвешивают с точностью до 0,01 г, а массой 500 г и более – с точностью до 1,0 г.

Объем образца V_е (см³), в естественном состоянии имеющего вид куба или параллелепипеда, вычисляют по формуле

V_е = а_срb_срh_ср

где а_ср, b_ср, h_ср – средние значения размеров граней образца, см.

Объем образца цилиндрической формы

V_е=(πd²_cph_ср)/4

где d_cp –средний диаметр цилиндра, см; h_ср – средняя высота цилиндра, см.

Зная объем и массу образца, по формуле (1) определяют его среднюю плотность. Среднюю плотность материала вычисляют как среднее арифметическое средних плотностей трех разных образцов.

Результаты испытания записывают в журнал для лабораторных работ и сравнивают с данными, приведенными в табл. 1. В журнале следует зарисовывать образцы правильной геометрической формы с указанием их размеров. Делают выводы о результатах эксперимента.

Определение средней плотности образца неправильной геометрической формы.

Д ля определения объема образца неправильной геометрической формы применяют метод, основанный на вытеснении образцом из сосуда жидкости, в которую погружают образец. При этом используют объемомер или гидростатические весы.